Ilmatieteen laitos valmistautuu CO2M-satelliitin kasvihuonekaasumittauksiin
Kuva: OHBCO2M-satelliittihankkeen tavoitteena on havainnoida avaruudesta käsin ihmisten aiheuttamia hiilidioksidi- ja metaanipäästöjä. Sen avulla pyritään verifioimaan Pariisin ilmastosopimuksen edellyttämät kasvihuonekaasupäästöjen leikkaukset. Satelliittihanketta rahoittaa Euroopan komission Copernicus-ohjelma, ja sen toteuttavat Euroopan avaruusjärjestö (ESA) ja Euroopan meteorologisten satelliittien järjestö EUMETSAT. CO2M-hanke koostuu kahdesta tai kolmesta satelliitista, jotka havainnoivat hiilidioksidia, metaania ja typpidioksidia kattaen maapallon noin 3-5 päivän välein. Ensimmäinen satelliitti on tarkoitus laukaista vuonna 2026.
Avaruudesta satelliiteilla arvioidut ilmansaastepäästöt olleet aiemmin liian pienet
Ilmatieteen laitoksen vetämässä, vasta julkaistussa tutkimuksessa [1], datapohjaisia päästöestimointimenetelmiä sovellettiin Sentinel 5P -satelliitin TROPOMI-mittalaitteen typpidioksidihavaintoihin. Tutkimuksessa tutkittiin Matimba/Medupi-kivihiilivoimaloiden päästöjä Etelä-Afrikassa. Voimaloiden päästö on typpimonoksidin ja typpidioksidin summa (NOx = NO + NO2). Koska satelliitti mittaa pelkkää typpidioksidia, datapohjaiset päästöarviointimenetelmät tarvitsevat skaalauskertoimia, joilla NO2-pohjainen päästöarvio voidaan muuttaa oikeaan muotoon. Tutkimuksessa osoitettiin, että tarvittavat skaalauskertoimet riippuvat sekä menetelmistä, joita päästöestimoinnissa käytettiin että alueesta, josta päästöinformaatio tulee. ”Tutkimuksessa käytettyjen MicroHH-simulointien perusteella johdetut skaalauskertoimet ovat huomattavasti (yli 50 %) korkeammat kuin kirjallisuudessa yleisesti käytetyt tyypilliset arvot todellisten NO2-havaintojen kanssa”, kertoo julkaistua tutkimusta vetänyt Janne Hakkarainen.
”Nämä korkeammat skaalauskertoimet osittain selittävät, miksi jotkut aiemmat tutkimukset ovat raportoineet liian alhaisia NOx-päästöarvioita”, Hakkarainen Jatkaa. Ilmatieteen laitos oli myös mukana EU:n H2020-ohjelman CoCO2-hankkeessa. Hankkeen keskeisenä tavoitteena oli valmistautua tuleviin CO2M-mittalaitteen havaintoihin. Ilmatieteen laitoksen vetämässä työpaketissa kehitettiin datapohjaisia menetelmiä voimakkaiden päästölähteiden, kuten kivihiilivoimaloiden ja kaupunkien päästöestimointiin. Tavoitteena oli myös verrata eri menetelmiä keskenään käyttäen hyväksi synteettisiä mittauksia. Työpaketin seurauksena syntyi kolme uutta tieteellistä julkaisua aiemman Ilmatieteen laitoksen vetämän menetelmäpaperin lisäksi. Sveitsiläisen Empa-instituutin vetämässä artikkelissa [2] rakennettiin ddeq Python-kirjasto, jolla voidaan satelliittikuvista laskea pistelähteiden päästöt. Ranskalaisen LSCE-instituutin vetämässä julkaisussa [3] eri menetelmiä verrattiin keskenään.
Lisätietoa:
Erikoistutkija Janne Hakkarainen, Ilmatieteen laitos, janne.hakkarainen@fmi.fi, p. 045 124 0257 (tutkimus)
Yksikönpäällikkö Johanna Tamminen, Ilmatieteen laitos, johanna.tamminen@fmi.fi, p. 029 359 2043 (CoCO2-hanke)
Tutkimusprofessori, ryhmäpäällikkö Hannakaisa Lindqvist, Ilmatieteen laitos, hannakaisa.lindqvist@fmi.fi, p. 040 725 5651 (CO2M-missio)
Tieteelliset artikkelit vapaasti saatavilla:
[2] The ddeq Python library for point source quantification from remote sensing images (Version 1.0)
Tutkimusten viitteet: [1] Janne Hakkarainen, Gerrit Kuhlmann, Erik Koene, Diego Santaren, Sandro Meier, Maarten C. Krol, Bart J.H. van Stratum, Iolanda Ialongo, Frédéric Chevallier, Johanna Tamminen, Dominik Brunner, Grégoire Broquet,: Analyzing nitrogen dioxide to nitrogen oxide scaling factors for data-driven satellite-based emission estimation methods: a case study of Matimba/Medupi power stations in South Africa, Atmospheric Pollution Research, Volume 15, Issue 7, https://doi.org/10.1016/j.apr.2024.102171, 2024. [2] Kuhlmann, G., Koene, E. F. M., Meier, S., Santaren, D., Broquet, G., Chevallier, F., Hakkarainen, J., Nurmela, J., Amorós, L., Tamminen, J., and Brunner, D.: The ddeq Python library for point source quantification from remote sensing images (Version 1.0), Geoscientific Model Development, https://doi.org/10.5194/egusphere-2023-2936, 2024. [3] Santaren, D., Hakkarainen, J., Kuhlmann, G., Koene, E., Chevallier, F., Ialongo, I., Lindqvist, H., Nurmela, J., Tamminen, J., Amoros, L., Brunner, D., and Broquet, G.: Benchmarking data-driven inversion methods for the estimation of local CO2 emissions from XCO2 and NO2 satellite images, Atmos. Meas. Tech. Discuss., https://doi.org/10.5194/amt-2023-241, 2024.