Uusi menetelmä ihmisten aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen seurantaan avaruudesta

Uusi menetelmä ihmisten aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen seurantaan avaruudesta

 

Vuonna 2015 solmitun Pariisin ilmastosopimuksen myötä ihmisten aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen monitorointi on noussut entistä tärkeämmäksi. Tämän johdosta Euroopan komission maanseurantaohjelma Copernicus on valmistelemassa uutta CO2M-missiota, jonka tarkoituksena on erityisesti keskittyä ihmisten aiheuttamien hiilioksidipäästöjen seurantaan. Satelliittikonstellaation on tarkoitus koostua kahdesta tai useammasta satelliitista, jotka havainnoivat hiilidioksidia (CO₂) ja typpidioksidia (NO₂) 250 km laajuisella kaistalla 4 km² spatiaalisella resoluutiolla. Ensimmäinen satelliitti on tarkoitus laukaista vuonna 2025.

Simuloituja CO2M-satelliitin XCO₂-havaointoja. Kuva: Gerrit Kuhlmann, Empa.

Julkaistussa tutkimuksessa kehitettiin uusi divergenssimenetelmä, jonka avulla voidaan laskea hiilidioksidin ja typen oksidien (NO_x) päästöt kaupungeista ja voimaloista. Menetelmää sovellettiin mallisimulaatioista saatuihin synteettisiin CO2M-havaintoihin (esitetty kuvassa). Koska CO₂-havaintojen tausta ja kohina ovat suuria verrattuna havaittuihin päästölisäyksiin, julkaisussa sovellettiin myös erilaisia kohinansuodatusmenetelmiä. Divergenssimenetelmä saadut päästöestimaatit ovat linjassa odotettujen arvojen kanssa. Julkaisussa keskusteltiin myös hiilidioksidipäästöjen laskemisesta NO_x-päästöistä käyttäen hyväksi suoraan satelliittihavainnoista laskettua NO_x:CO₂-suhdetta. Yleisesti tutkimuksessa havaittiin, että divergenssimenetelmä antaa hyvän vaihtoehtoisen tavan laskea CO₂-päästöt verrattuna esimerkiksi inversiomallinnusmenetelmiin ja menetelmiin, jotka laskevat päästöt yksittäisistä satelliittikuvista.

 

Tutkimus on tehty yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen ja Sveitsiläisen Empa-instituutin kanssa. Sen rahoittamiseen ovat osallistuneet EU:n H2020-projekti CoCO2 ja Euroopan avaruusjärjestö ESA:n rahoittama projekti DACES, sekä Suomen Akatemia (CitySpot, ACCC, Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikkö).

Viite: Janne Hakkarainen, Iolanda Ialongo, Erik Koene, Monika E. Szeląg, Johanna Tamminen, Gerrit Kuhlmann, Dominik Brunner: Analyzing Local Carbon Dioxide and Nitrogen Oxide Emissions From Space Using the Divergence Method: An Application to the Synthetic SMARTCARB Dataset, Frontiers in Remote Sensing, vol 3, 2022, doi:10.3389/frsen.2022.878731, Linkki