Orbiting Carbon Observatory

Orbiting Carbon Observatory Opis tego obrazu, również skomentowany poniżej Wrażenia artysty dotyczące satelity OCO-2. Ogólne dane
Organizacja NASA
Budowniczy Nauki orbitalne
Program System obserwacji Ziemi (EOS)
Pole Mapowanie ziemskiego dwutlenku węgla
Status Operacyjny
Inne nazwy OCO, OCO-2
Uruchomić 2 lipca 2014 o 09:56 GMT
Wyrzutnia Delta II 7320-10C
Trwanie 2 lata (misja główna)
Identyfikator COSPAR 2014-035A
Teren oco.jpl.nasa.gov
Charakterystyka techniczna
Msza przy starcie 450 kg
Kontrola postawy Stabilizowany na 3 osiach
Źródło energii Panele słoneczne
Orbita
Orbita Polarny
Wysokość 700 km
Nachylenie 98,22 °
Główne instrumenty
X Spektrometry

Orbicie Monitorowania węgla (OCO) jest satelita zdalnego wykrywania NASA , która polega na pomiarze ilości dwutlenku węgla obecnego w atmosferze ziemskiej . Misja ta przestrzeń jest częścią programu obserwacji Ziemi systemu skupiającego zestaw satelitów NASA odpowiedzialny za gromadzenie, przez długi czas, dane dotyczące powierzchni Ziemi, w biosferze , w atmosferze ziemskiej i na Ziemi oceany. . Pierwsza kopia satelity została utracona podczas jego wystrzelenia w dniu24 lutego 2009. Plik2 lipca 2014, druga kopia satelity o nazwie OCO-2 została pomyślnie umieszczona na orbicie.

Opis misji

Satelita OCO-2 rejestruje geograficzne rozmieszczenie źródeł dwutlenku węgla i naturalnych pochłaniaczy dwutlenku węgla w skali regionalnej. Zebrane dane pozwalają nam lepiej zrozumieć obieg węgla , procesy naturalne i działalność człowieka, które przyczyniają się do zmiany obfitości i rozmieszczenia geograficznego gazów cieplarnianych . Ten ulepszony model z kolei przyczynia się do bardziej wiarygodne prognozy zmian w ilości i rozmieszczenia geograficznego dwutlenku węgla w atmosferze oraz wpływu tych zmian na klimat na Ziemi .

Podczas 2-letniej misji satelita jest umieszczany na orbicie polarnej 700  km nad poziomem morza tak, aby co 16 dni mógł obserwować praktycznie całą powierzchnię Ziemi. Leci w szyku z pociągiem A , serią satelitów przeznaczonych do obserwacji atmosfery ziemskiej. Taka konfiguracja pozwala naukowcom skorelować pomiary wykonane przez różne satelity. Naukowcy obsługujący dane OCO muszą wykorzystać albo pomiary wykonane przez instrument Atmospheric Infrared Sounder  (in) (AIRS) na satelicie Aqua pociągu A.

Charakterystyka satelitów

Satelita korzysta z platformy Leostar-2 Orbital Sciences , która jest już wdrożona w misjach SORCE i GALEX . Konstrukcja satelity wykonana jest z aluminium; ma kształt sześciokąta o szerokości 1 metra i długości 2 metrów. Po obu stronach korpusu satelity przymocowane są dwa regulowane panele słoneczne o rozpiętości skrzydeł 3 metrów. Całkowita masa to około 450  kg .

Instrumenty

Satelita składa się z jednego instrumentu, który powinien umożliwić najbardziej precyzyjny jak dotąd pomiar dwutlenku węgla obecnego w ziemskiej atmosferze. Instrument ten składa się z trzech spektrometrów o wysokiej rozdzielczości umieszczonych równolegle, zasilanych przez wspólny teleskop . Spektrometry wykonują jednoczesne pomiary absorpcji światła słonecznego przez dwutlenek węgla i tlen cząsteczkowy w bliskiej podczerwieni  : kiedy światło słoneczne po przejściu przez atmosferę ziemską odbija się od Ziemi, cząsteczki gazów obecnych w atmosferze absorbują część długości fal. Otrzymany zakresie widzialnym jest niekompletny i położenia tych otworów odpowiada charakterowi gazów przechodzących przez. Każdy ze spektrometrów dokonuje pomiaru w zadanym zakresie długości fal. Dzięki dokładnemu pomiarowi ilości pochłoniętego światła dla długości fal charakteryzujących dwutlenek węgla, OCO umożliwia bardzo dokładne obliczenie liczby cząsteczek obecnych na drodze, którą pokonał promień świetlny od górnej granicy atmosfery do ziemi. Uwzględnienie dużej prędkości ruchu satelity w połączeniu z faktem, że stężenia CO 2 różnią się w zależności od miejsca, pomiary są wykonywane 3 razy na sekundę.

Postęp projektu i misja

Misja, która początkowo kosztować US $ 280 mln , jest częścią NASA nauka o Ziemi programu Pathfinder i jest zarządzana przez Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie , w Kalifornii .

Pierwsza kopia satelity (OCO-1) została utracona podczas jego wystrzelenia, plik 24 lutego 2009, w związku z brakiem oddzielenia owiewki od wyrzutni Taurus odpowiedzialnej za umieszczenie jej na orbicie, z powodu wadliwych części dostarczonych przez producenta Sapa Profiles Inc., które nadszarpnęły jakość jej produktów.

W grudzień 2009Kongres USA przeznacza 50 milionów dolarów na zbudowanie kopii zagubionego satelity. Budowa nowego satelity o nazwie OCO-2 ruszapaździernik 2010. W lipcu NASA zdecydowała się użyć trzech ostatnich wyrzutni Delta II znajdujących się na stanie, których budowa została wstrzymana. Satelita OCO-2 jest umieszczony na orbicie2 lipca 2014przez wyrzutnię Delta II 7320-10C wystrzeloną z wyrzutni Vandenberg .

Satelita OCO-2 i jego wyzwania

Jak sama nazwa wskazuje, ten satelita jest orbitującym obserwatorium węgla , a węgiel stał się głównym problemem dla klimatu, energii i różnorodności biologicznej, a tym samym dla ludzkości.

OCO-2 ma zasięg globalny i przelatywał nad tym samym punktem co 16 dni od 2014 roku , przynosząc coraz większą ilość danych o wysokiej rozdzielczości widmowej CO 2atmosferyczny. Ich precyzja, rozdzielczość geograficzna (skala regionalna) i zasięg nie zostały dotąd osiągnięte. Ta precyzja jest wystarczająca do dopracowania wielu modeli poprzez dokładniejsze scharakteryzowanie źródeł i sezonowych cykli węgla. Powinno to zatem pozwolić rzucić światło na badanie dużych przepływów dwutlenku węgla (CO 2) między oceanami , atmosferą i biosferą dzięki pierwszej użytecznej serii danych opublikowanych (po kontroli jakości) od jesieni 2017 r.

LIDAR pozwala od końca XX p  wieku i wciąż zapewnia wgląd zmiany chemiczne i wilgoć cieplnej w kolumnie powietrza, a bardzo rzadko i często tylko czas kampanii badaniu.

Dla węgla krzywa Keelinga (szczegółowe szeregi czasowe wskaźnika CO 2w powietrzu od 1958 r. ) bardzo pomogło w zrozumieniu i próbie kontrolowania zmian klimatu , ale wymaga żmudnej pracy polegającej na zbieraniu próbek i precyzyjnych analizach w kilku wyspecjalizowanych laboratoriach i nie mówi nic o różnicach regionalnych (lub w skrócie okresy czasu (dni, tygodnie) w tych skalach.

Do interesariuszy zainteresowany w badaniach klimatycznych nadzieję na widoku satelitarnego dekady, jeśli to możliwe, w czasie rzeczywistym, z gazów cieplarnianych i pochłaniaczy dwutlenku węgla , a także lokalnych i sezonowych zmian treści (przynajmniej dla CO 2 i metan), w tym oceanów, które mają duże znaczenie dla klimatu, w szczególności w celu wykrywania anomalii w czasie rzeczywistym.

W 2017 roku misja Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) jest pierwszym krokiem w kierunku spektralnego pomiaru CO 2atmosferyczne w skali regionalnej (przez duże biomy w przypadku biomów o wystarczającej wielkości). Z6 września 2014jesienią 2017 r. OCO-2 generował miesięcznie około 2 mln szacunków ułamka molowego suchego powietrza kolumnowego (obraz na pokładzie), każdy obraz poddany kontroli jakości, z rozdzielczością przestrzenną mniejszą niż 3  km 2 na „  sondowanie  ” . Sezonowe wahania CO 2na półkuli północnej (wzrost zimą i gwałtowny spadek sezonu wegetacyjnego są znacznie bardziej precyzyjne, podobnie jak ocena różnic między regionami przeważnie pustynnymi, wilgotnymi, suchymi, leśnymi, rolnymi, miejskimi i przemysłowymi (obszary miejskie / przemysłowe odpowiadające geograficznie do ponad 70% emisji antropogenicznych), co otwiera możliwość znacznie bardziej szczegółowych badań przyczyn i lokalizacji zmian poziomów CO 2 atmosferyczne w różnych skalach czasoprzestrzennych.

Ponadto czujniki satelitarne dostarczają informacji o wzroście biomasy roślinnej (poprzez pomiar fluorescencji indukowanej przez słońce lub SIF dla fluorescencji chlorofilu indukowanej przez Słońce, która jest wskaźnikiem fotosyntezy ). Jest cennym wskaźnikiem do monitorowania procesów biologicznych pochłaniaczy dwutlenku węgla i produktywności ekosystemów, agrosystemów i lasów uprawnych, dane te są również bardzo interesujące dla rolnictwa , leśnictwa , rybołówstwa , ekologii krajobrazu itp., A tutaj są dostarczane z niezrównaną precyzja w zakresie rozdzielczości przestrzennej, akwizycji danych i precyzji odtwarzania.

Z rozdzielczością przestrzenną około 2,25 km dla emisji CO 2satelita OCO-2 jest bardzo daleki od dokładności pomiarów wykonywanych in situ , ale ma globalny zasięg i wystarczającą rozdzielczość, aby wykryć skutki wulkanu ( np .: ten satelita wykrywa stałe smugi CO 2izolowane emitowane przez wulkany Yasur , Ambrym i Ambae ( Vanuatu ) skorelowane z oparami dwutlenku siarki z wpływem na tempo mapowania ozonu monitorowanego już przez NASA ); Zgodnie z modelowaniem emisji O 2 z wulkanu Yasur , zgodnym z danymi zebranymi przez OCO-2, jego pióropusz zawiera 41,6 ± 19,7 kiloton CO 2emitowane dziennie (tj. 15,2 ± 7,2 megaton / rok, co odpowiada skumulowanej emisji około 70 elektrowni cieplnych zasilanych paliwami kopalnymi, z których każda emituje ponad 15 megaton CO 2/rok.

OCO-2 może również uwidocznić duże wahania emisji w obrębie megalopolis w zależności od jego geografii społeczno-ekonomicznej i wiatru (test w Los Angeles, gdzie satelita potwierdza, że ​​kopuła zanieczyszczenia CO 2osłabia na poziomie wsi tylko ponad 100 km od centrum miasta, z dużymi wahaniami sezonowymi i nocnych / dobowe), a nawet przyczynić się do weryfikacji danych przekazywanych przez państwa lub niektórych dużych gałęzi przemysłu lub przez centralny elektryczny do węgla , olej lub gaz i / lub zwiększanie biomasy (energii) w odniesieniu do ich CO 2. W ten sposób szybko pokazuje, że emisje dwutlenku węgla nadal znacznie wzrosły w 2015 r. (W porównaniu z 2011 r.) W Afryce, Ameryce Południowej i Azji Południowo-Wschodniej (gdzie bogate kraje przeniosły dużą część swojej produkcji przemysłowej), jednocześnie podkreślając kontrastujące różnice w odpowiedziach obieg węgla w regionach tropikalnych (w obliczu El Niño , susz , dużych pożarów lasów itp.). Grupy źródeł punktu CO 2scalanie się miast i nie można ich rozróżnić za pomocą zdjęć satelitarnych, ale duże, odizolowane źródła punktowe ( np. elektrownie, huty, izolowane zakłady papiernicze lub cementownie) lub zjawiska, takie jak duże pożary lasów lub ciągłe odgazowanie aktywnego wulkanu, są źródłami, które tworzą duże smugi zanieczyszczenia które można zlokalizować (a następnie skorelować z możliwymi skutkami klimatycznymi lub ekologicznymi).

Pierwsze publikacje

W październik 2017, w numerze czasopisma Science zaczyna się (w kilku artykułach) przedstawienie wyników OCO-2 (na lądzie i na morzu); wykrywanie sporadycznych emisji CO 2 ; Wahania CO 2związane z El Niño; ocena podstawowej produkcji roślin brutto….

Praca ta pokazuje w szczególności, że w latach 2010 - tych prawie jedna czwarta CO 2antropogeniczny jest wchłaniany przez ocean (poprzez jego zakwaszenie ), a kolejna czwarta przez gleby lądowe i ekosystemy, ale miejsca i procesy pochłaniaczy dwutlenku węgla pozostają słabo poznane, w szczególności w odniesieniu do odpowiednich udziałów umiarkowanego , tropikalnego i równikowego , szczególnie eurazjatyckiego (niektórzy autorzy, tacy jak Baccini i in. (2017) nawet szacują (na podstawie danych MODIS, że znaczna część tych regionów jest obecnie netto i znaczącym źródłem CO 2)z powodu wylesiania, pożarów i że może się to pogorszyć wraz ze wzrostem ryzyka susz, degradacji gleby i pożarów lasów). Istnieje przynajmniej zgoda co do tego, że ilość tych zlewów różni się znacznie z roku na rok. OCO-2 pozwoli określić rolę, rolę i efektywność różnych pochłaniaczy planetarnych, a tym samym poprawić prognozowanie klimatyczne oraz możliwości korekcji i adaptacji .

Łącząc dane OCO-2 z innymi danymi satelitarnymi i naziemnymi, możemy już teraz wyjaśnić powiązania między regionalnym cyklem węgla a klimatem oraz reakcją na poziomy CO 2.w atmosferze tropikalnej podczas El Niño 2015-2016, drugiego najsilniejszego od 1950 roku (kiedy prawie wszystkie modele emisji przewidują, że El Niño musi być częstsze w przyszłości).

OCO-2 pozwala wykazać, że anomalia klimatyczna 2015 (rok gorętszy i suchszy) wywołuje reakcję biosfery pantropikalnej, która jest niejednorodna pod względem obszarów geograficznych, ale podobna dla każdego kontynentu tropikalnego i odpowiadająca ogólnej równowadze 2,5 ± 0,34 gigaton więcej (CO 2do atmosfery) niż w 2011 r. Praca ta potwierdza również, że większość nadmiernych emisji dwutlenku węgla w 2015 r. wynika (lub jest związana) z „skrajnie niskimi opadami lub wysokimi temperaturami, lub obydwoma” , co sugeruje, że buforowa rola ekosystemów tropikalnych w obliczu globalnego zagrożenia klimatycznego zmniejszy się lub nawet zniknie.

Zobacz też

Powiązane artykuły

Link zewnętrzny

Uwagi i odniesienia

  1. (w) „  Misja NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO): cele, podejście i stan  ”
  2. (w) „  Orbiting Carbon Observatory> Spacecraft  ”
  3. (w) „  Orbiting Carbon Observatory Science Writers 'Guide  ” on NASA / JPL / OCO (dostęp: 29 czerwca 2014 )
  4. (in) "  Niepowodzenie uderza w łowcę CO2 NASA  " , BBC News ,24 lutego 2009( czytaj online , sprawdzono 24 lutego 2009 )
  5. (w) „  NASA Earth System Science Pathfinder Program  ”
  6. (w) "  Blog OCO  »
  7. Louise Millon, „  NASA kupowała wadliwe części rakiet przez lata  ” , na https://www.presse-citron.net/ ,1 st maja 2019(dostęp 2 maja 2019 ) .
  8. (w) „  Orbiting Carbon Observatory> History  ” on NASA / JPL / OCO (dostęp: 29 czerwca 2014 )
  9. Chatterjee A. i in. (2017) Wpływ El Niño na atmosferyczny CO 2nad tropikalnym Pacyfikiem: Ustalenia z misji NASA OCO-2 | Nauka: 358 (6360) | Artykuł badawczy | Science - Vol 358, wydanie 6360-13 października 2017 r. | [ Http://science.sciencemag.org/content/358/6360/eaam5776 streszczenie]
  10. Eldering A & al. (2017) „The Orbiting Carbon Observatory-2 wczesne badania naukowe regionalnych strumieni dwutlenku węgla” | Nauka: 358 (6360) - Artykuł badawczy | Nauka - Tom 358, wydanie 6360 - 13 października 2017 r. | abstrakcyjny
  11. Schwandner Florian M. i in. (2017) „ Kosmiczne wykrywanie zlokalizowanych źródeł dwutlenku węgla ” | Nauka: 358 (6360) - Artykuł badawczy | Nauka - Tom 358, wydanie 6360 - 13 października 2017 r. | abstrakcyjny
  12. Smith Jesse (2017) Pomiar cyklu węgla na Ziemi | Nauka | 13 października 2017 | Lot. 358, nr 6360, str. 186-187 | DOI: 10.1126 / science.358.6360.186
  13. Y. Sun & al (2017) OCO-2 przyspiesza obserwację fotosyntezy z kosmosu za pomocą indukowanej promieniami słonecznymi fluorescencji chlorofilu | Nauka: 358 (6360) - Artykuł badawczy | Nauka - Tom 358, wydanie 6360 - 13 października 2017 streszczenie
  14. Junjie Liu (2017) | Kontrastowe reakcje cyklu węglowego kontynentów tropikalnych na El Niño 2015–2016 | Science: 358 (6360) - artykuł badawczy | Science - Vol 358, wydanie 6360 - 13 października 2017 r. | [ Http://science.sciencemag.org/content / 358/6360 / eaam5690 podsumowanie]
  15. Baccini A i in. (2017) Lasy tropikalne są źródłem węgla netto w oparciu o naziemne pomiary zysków i strat | Nauka: 358 (6360) - Artykuł badawczy | Nauka - Tom 358, wydanie 6360 - 13 października 2017 r. | DOI: 10.1126 / science.aam5962 | abstrakcyjny