De toename van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan in de atmosfeer van de Aarde is de voornaamste oorzaak van de wereldwijde klimaatverandering. CH4 is een belangrijk broeikasgas (GHG) en een uitdagend molecuul om te bestuderen: hoewel methaan minder overvloedig aanwezig is in de atmosfeer dan CO2, is zijn stralingsimpact als broeikasgas aanzienlijk groter.
De onderzoeksgroep “Infraroodwaarnemingen” van het BIRA draagt bij tot een beter begrip van atmosferisch methaan door metingen uit te voeren van de verticale concentraties van methaan, zowel vanaf de grond als vanuit de ruimte. Elke techniek heeft zo zijn voor- en nadelen.
Grondstation FTIR-instrumenten voor zeer nauwkeurige referentiemetingen
Waarnemingen vanop de grond worden uitgevoerd door Fourier Transform-InfraRood (FTIR) spectrometers met hoge resolutie die goed worden gekalibreerd en tot zeer nauwkeurige metingen leiden. Het Instituut voert dergelijke waarnemingen uit op het eiland Réunion in 2 stations (St-Denis en Maido) [Zhou et al, 2018] die deel uitmaken van wereldwijde netwerken van FTIR-grondinstrumenten zoals NDACC en TCCON.
Zelfs binnen een netwerkconstellatie blijft de dekking die wordt bereikt door deze FTIR-instrumenten op de grond beperkt en in grote delen van de wereld (continentaal Afrika, grote delen van Zuid-Amerika en Noord-Azië) zelfs vrijwel afwezig.
CH4-concentraties bepalen uit metingen afkomstig van het IASI-instrument
Metingen van atmosferisch CH4 vanuit de ruimte leveren continu waardevolle informatie op wereldwijde en regionale schaal, niet alleen voor het monitoren van de atmosfeer, maar ook om de oppervlakteflux te schatten. Wetenschappers van het BIRA gebruikten methaanobservaties in het Thermisch Infrarood (TIR) gebied, afkomstig van het MetOp/IASI-instrument, om de mogelijke bronnen van CH4-afwijkingen bij het bepalen van concentraties uit de TIR-spectra te onderzoeken en te consolideren in het kader van het ESA-CH4TIR-project.
Uitgebreide kwaliteitscontrole van methaanconcentraties afgeleid uit satellietmetingen
Satellietwaarnemingen hebben een lagere temporele, ruimtelijke en spectrale resolutie, wat leidt tot minder nauwkeurige metingen in vergelijking met waarnemingen vanop de grond. Er kunnen verschillende technieken (algoritmen) aangewend worden om methaanconcentraties uit de satellietspectra af te leiden, hetzij met behulp van volledige fysische modellering, hetzij met meer empirische methoden, beide met hun eigen sterke en zwakke punten.
In het kader van het EUMETSAT-project VIMP (voor “Validatie van IASI Methaan Producten”) gebruikte de onderzoeksgroep “Infraroodwaarnemingen” van het BIRA metingen afkomstig van FTIR-grondinstrumenten, van instrumenten aan boord van vliegtuigen en andere correlatieve metingen om de CH4-concentraties die met behulp van verschillende technieken (RAL en LMD) uit satellietwaarnemingen afgeleid werden te valideren. Op die manier worden de sterke punten van zowel grond- als satellietwaarnemingen gecombineerd.
