Hiilidioksidipäästöjä vahditaan suoraan avaruudesta

Uusi suomalaistutkimus tutkimus osoittaa ensimmäistä kertaa, että ihmisten toiminnasta peräisin olevan hiilidioksidin kartoittaminen avaruudesta on mahdollista.  Aikaisemmat satelliittihavaintoihin perustuvat tutkimukset ovat nojanneet osin mallinnuksen hyödyntämiseen, mutta nyt ihmisen toiminnasta lähtöisin olevan hiilidioksidi on ensimmäistä kertaa kartoitettu suoraan pelkkiä mittauksia analysoimalla. Uudella menetelmällä voidaan välttää mallinnukseen liittyvät lisäepävarmuudet hiilidioksidipäästöjen tutkimuksessa.

Ilmaston lämpeneminen johtuu pääasiassa ihmisen ilmakehään päästämistä kasvihuonekaasuista. Näistä tärkein on hiilidioksidi.  Kansainväliset sopimukset hiilidioksidipäästöjen rajoittamisesta korostavat myös riippumattomien havaintojen tärkeyttä päästöjen seuraamisessa.

Satelliittimittalaitteet toimivat maailmanlaajuisesti ja antavat objektiivista kuvaa ilmakehän koostumuksesta. "Viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana satelliitit ovat mullistaneet kykymme havainnoida ilmakehän koostumusta", tutkimusta vetänyt Ilmatieteen laitoksen tutkija Janne Hakkarainen kertoo. "Satelliitit mittaavat maapalloa globaalisti, tuottaen havaintoja myös alueilta, mistä niitä on muutoin huonosti saatavilla", hän jatkaa.

OCO-2-satelliitin hiilidioksidimittaukset tarkkoja

Tutkimuksessa on analysoitu Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallintovirasto NASAn vuonna 2014 laukaiseman OCO-2-satelliitin hiilidioksidihavaintoja. Noin 700 kilometrin korkeudella lentävästä OCO-2-mittalaitteesta saadaan noin miljoona maailmanlaajuista havaintoa vuorokaudessa. Näistä noin 13 % on tieteellisessä mielessä käyttökelpoisia. Satelliitin maantieteellinen erottelukyky on erinomainen, 1×2 km, ja se mahdollistaa hiilidioksidin tutkimisen ennennäkemättömällä tarkkuudella.

Tutkimus perustuu uudentyyppiseen tapaan analysoida havaintoja poistamalla niistä vuodenaikaisvaihtelu sekä trendi. Näin voidaan havaita maantieteellisesti erottuvia hiilidioksidiarvojen poikkeamia.  Näitä arvoja analysoitiin lisäksi yhdessä vuonna 2004 laukaistun NASAn Aura-satelliitin kyydissä olevan hollantilais-suomalaisen OMI-mittalaitteen havaitseman typpidioksidin kanssa, jolloin alueita voitiin samalla luokitella päästötyypin mukaan.

OCO-2 –mittalaitteen hiilidioksidihavainnoista tehty poikkeamakartta. Ensimmäistä kertaa ihmislähtöiset hiilidioksidipäästöt voidaan havaita suoraan avaruudesta.

Suurimmat kasvihuonepäästöt Kiinassa

OCO-2 -havaintoihin perustuvasta hiilidioksidipitoisuuksien maantieteellisistä poikkeamista voidaan havaita, että Kiinassa hiilidioksidipäästöt ovat suurimmat. Myös Keski-Euroopan ja Yhdysvaltain Itärannikon suuret päästöalueet, sekä Afrikassa tapahtuva biomassan palaminen erottuvat selkeästi. Näiden suurten alueiden lisäksi myös yksittäiset erillään olevat päästöalueet, kuten suuret kaupungit, erottuvat kartasta.

OCO-2 –mittalaitteen hiilidioksidihavainnoista tehty poikkeamakartta Lähi-idässä.

"Erityisesti mielenkiintoisia ovat Lähi-idän korkeat arvot, joita ei ole raportoitu päästöselvityksissä. Tämän varsinainen vahvistaminen signaalista edellyttää kuitenkin lisätyötä. Joka tapauksessa on lupaavaa nähdä, miten OCO-2 havaitsee hiilidioksidipäästöt myös yksittäisistä kaupungeista", Hakkarainen kertoo.

Tehty tutkimus perustuu OCO-2-mittalaitteen ensimmäisen puolentoista vuoden aikana tekemiin mittauksiin. "Kun aikasarjasta tulee pidempi, voidaan vielä luotettavammin tutkia päästölähteitä. OCO-2 satelliitin mittaukset tulevat varmasti olemaan keskeinen osa tulevaisuuden ilmasto- ja päästötukimusta", Hakkarainen sanoo. "Myös eri satelliitti-mittalaitteiden yhteiskäyttö avaa ennennäkemättömiä mahdollisuuksia kuten tutkimuksessa on osoitettu hyödyntäen OMIn mittauksia NASAn OCO-2 mittausten kanssa."

Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia ja Euroopan avaruusjärjestö. Myös NASA on kirjoittanut aiheesta: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6666

Lisätiedot:

Tutkija Janne Hakkarainen, puh. 045 1240 257, janne.hakkarainen@fmi.fi

Tutkija Iolanda Ialongo, iolanda.ialongo@fmi.fi

Ryhmäpäällikkö Johanna Tamminen, johanna.tamminen@fmi.fi

Alkuperäinen tutkimus:

Hakkarainen, J., I. Ialongo, and J. Tamminen (2016), Direct space-based observations of anthropogenic CO2 emission areas from OCO-2, Geophys. Res. Lett., 43, doi:10.1002/2016GL070885.