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监测二氧化碳的NASA卫星揭示了地球内部运行机制

2017-10-13 13:50 Evelyn A+

据外媒报道,多亏了美国宇航局(NASA)能详细监测二氧化碳的卫星,科学家们现在能更好地了解植物、土壤和海洋如何吸收和释放二氧化碳。这些信息可以帮助我们弄清楚我们的世界将如何应对全球变暖。新的研究表明,2015-2016年的厄尔尼诺期间,热带地区的干旱、高温和火灾导致三大洲的植物和土壤二氧化碳排放量最大的增长。

植物光合作用需要吸收二氧化碳。但在厄尔尼诺期间,由于南美洲、非洲和亚洲的雨量较少,气温也高于往年同期,一些植物没有吸收太多的二氧化碳; 另外一些植物死亡和迅速分解,释放出它们从空气中吸取的碳。新观察到的行为可能为气候变化如何创造出可以加速全球变暖的新反馈系统提供线索。

这些研究结果于周四发表在《科学》杂志上,仅代表了2014年发射的NASA任务的第一批发现。这颗卫星称为轨道碳观测站-2(OCO-2),旨在监测大气中的二氧化碳。自工业革命以来,二氧化碳排放量一直在增加,而由于二氧化碳是一种温室气体,这也造成了全球气候变暖。燃烧化石燃料不断释放大量的二氧化碳,但其中大约25%被海洋所吸收,另外25%被植物吸收。

OCO-2卫星每天约收集10万次测量,包括未曾观察过的地区,如海洋中部和 亚马逊 雨林。利用这些数据,研究人员将地球上的二氧化碳浓度映射到一起,了解其被吸收和排放,以及如何分散到大气中。

厄尔尼诺

OCO-2卫星于2014年7月发射,刚好在超强厄尔尼诺发生之前。厄尔尼诺现象是一种反复出现的气候模式,为热带太平洋带来温暖的海水,影响了全球的天气。另外一篇科学论文报道,与2011年相比,额外的25亿吨二氧化碳排放到大气中。这些二氧化碳来自南美洲、非洲和亚洲的热带地区,那里的植物都有不同的反应。在南美洲,植物的生长受到干旱的阻碍,导致它们比平常吸收更少二氧化碳。在非洲,干旱导致植物死亡及分解更快,释放出大量的二氧化碳。而在亚洲,由于干旱和高温造成森林大火,这也引起了大量的二氧化碳释放到大气中。

在另一项研究中,科学家研究了同样的厄尔尼诺现象如何影响海洋。美国大学空间研究协会科学家兼这项研究合著者Abhishek Chatterjee表示,虽然世界海洋吸收了约25%的二氧化碳排放量,但是不同的海域表现不同:例如北大西洋吸收二氧化碳,而热带太平洋通常会释放二氧化碳。

火山和城市

OCO-2卫星进行了高分辨率测量,因此研究人员可以在非常小的地区(如城市或火山)观察二氧化碳浓度。根据科学研究,其中一项科学研究表明,洛杉矶冬季二氧化碳浓度较高,因为植物吸收更少的二氧化碳,同时更多的植物死亡。主要作者Florian Schwandner表示,城市地区汽车和发电厂排放的二氧化碳都比郊区更高。研究结果表明,OCO-2卫星可以快速扫描城市污染,补充基于地面的测量。

OCO-2卫星也可用于监测活动火山,例如瓦努阿图的Yasur火山,这些火山不断涌出富含二氧化碳的羽流。测量结果表明,Yasur火山每天释放出41.6千吨二氧化碳。当火山喷出二氧化碳时,意味着新一轮的岩浆正在朝着地面移动。所以这种新技术可以用来预测火山喷发。

光合作用

OCO-2卫星也可以检测植物的光合作用。在光合作用过程中,植物将微量的能量发回大气层,并有效地发光。根据《科学》杂志发表的另一项研究,这种发光是肉眼不可见的,但不是OCO-2卫星能以更高的分辨率进行测量。

检测光合作用是了解植物是否吸收二氧化碳的关键。这些测量被用于与厄尔尼诺现象相关的论文中,以了解在2015年至2016年期间,南美洲的植物没有吸收太多的二氧化碳。

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