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美国宇航局新的二氧化碳全球观,碳循环科学的关键步骤

时间:2018-05-15

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em美国国家航空航天局新的全球二氧化碳观点建立在该机构以前的二氧化碳卫星测量基础上,并将它们与复杂的地球系统模型相结合,以提供关于这种关键温室气体如何通过大气的最现实的观点之一。 < / EM>

科学家们已经在几个地方使用地面传感器追踪了几十年来热阱二氧化碳浓度的不断上升。利用该机构的Orbiting Carbon Observatory-2(OCO-2)卫星建造和运行数据,由美国宇航局戈达德太空飞行中心全球建模和同化处在马里兰州格林贝尔特产生的新的综合数据产品的高分辨率可视化由美国国家航空航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室提供完全不同的视角。

三维可视化以惊人的细节揭示了2014年9月至2015年9月期间大气中二氧化碳在全球范围内增加,减少和移动的复杂模式。


em二氧化碳在捕集地球大气中的热量方面起着重要作用。天然气是从人类活动中释放出来的,比如燃烧矿物燃料,二氧化碳的浓度随着季节变化而变化。利用美国宇航局轨道碳观测台(OCO-2)卫星的观测数据,科学家们开发了2014年9月1日至2015年8月31日大气中碳的行为模型。科学家可以使用这种模型来更好地理解并根据地面活动情况预测二氧化碳浓度可能会特别高或低。学分:美国宇航局戈达德太空飞行中心/ K。 Mersmann,M. Radcliff,制片人 / em

大气中的二氧化碳可以作为地球的恒温器。主要由于化石燃料燃烧能源而导致的温室气体浓度上升,推动了地球目前的长期变暖趋势。可视化突显了科学家们在理解控制大气中二氧化碳排放量以及停留时间的过程中取得的进展 - 这些问题最终将决定地球未来的气候。

科学家们知道,所有人为排放的近一半都被陆地和海洋吸收。目前的理解是,大约50%的排放物保留在大气中,大约25%被土地上的植被吸收,大约25%被海洋吸收。然而,那些看似简单的数字会让科学家们面临一些关键和复杂的问题:哪些生态系统,尤其是陆地上的生态系统正在吸收多少二氧化碳?也许最重要的是,随着排放量的不断增加,陆地和海洋会继续吸收这种速度,还是会达到饱和点?

NASA Goddard的碳循环科学家,OCO-2科学团队的成员Lesley Ott解释说,新数据集是回答这些问题的一个步骤。科学家需要了解驱动“碳通量”的过程 - 二氧化碳在大气,陆地和海洋中的交换,Ott说。

她说:“我们无法直接在全球范围内以高分辨率测量通量。 “我们正在努力构建所需的工具,以提供关于大气中发生的事情的准确图片,并将其转化为关于助焊剂发生情况的准确图片。还有很长的路要走,但这是二氧化碳这一连串发现中非常重要且必要的一步。“

2014年推出的OCO-2是美国宇航局的第一颗卫星,专门用于测量区域尺度的大气二氧化碳。

OCO-2科学组组长David Crisp表示:“自2014年9月以来,OCO-2每天在全球范围内估算的二氧化碳排放量估计超过了100,000。 “我们全球建模和同化办公室的同事开发的建模工具对分析和解释这种高分辨率数据集至关重要。”

全球建模和同化局以前在其GEOS Earth System模型中包含了二氧化碳,该模型用于所有大气研究。这个新产品的基础是利用数据同化技术将OCO-2观测与模型结合起来。 “数据同化是将模型模拟与真实世界测量结合起来,以反映我们对地表和大气之间二氧化碳交换的最佳理解所需的精度,分辨率和覆盖范围的过程,”GMAO研究员Brad Weir解释说。 。

可视化展示了以前从未见过的关于全球二氧化碳领域的信息:一年中北半球二氧化碳的上升和下降;大陆,山脉和洋流对天气模式和二氧化碳移动的影响;美国玉米带等地区高活跃光合作用的区域影响

尽管精细细致的二氧化碳波动引人注目,但他们还提醒全球建模和同化办公室主任史蒂文波森科学家正在用地球系统的计算机模型进行研究。未来的一步是将更复杂的生物学模块整合到模型中,以更好地针对森林和其他土地生态系统吸收和释放二氧化碳的问题。

这里强调的结果表明了美国宇航局在观测和模拟地球方面的独特能力的价值。它还强调NASA中心之间的合作以及强大的超级计算的价值。同化过程是使用称为戈达德地球观测系统模型 - 版本5(GEOS-5)的模型创建的,该模型由戈达德NASA气候模拟中心的Discover超级计算机集群运行。

Pawson说:“我们花了很多年才把它们放在一起。 “这个数据集包含的详细程度让我们非常乐观,我们的模型和观测结果开始为碳循环提供连贯的观点。”

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心帕特里克林奇

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