Skip to main content

De uitdagingen van methaanmonitoring in de atmosfeer

Research Topic Chapter
News flash intro
Methaan (CH4) is een belangrijk broeikasgas in de aardatmosfeer. Sinds een paar jaar stijgen de CH4-concentraties weer erg snel en onze huidige kennis van de bronnen en verliezen is nog steeds ontoereikend. Daarom is de onderzoeksgroep “Infraroodwaarnemingen” van het BIRA betrokken bij 3 kritieke activiteiten: het bepalen van CH4-concentraties met behulp van metingen vanuit de ruimte met het IASI-instrument, het gebruik van grondstation FTIR-instrumenten om zeer nauwkeurige referentiemetingen te produceren, en het uitvoeren van een uitgebreide kwaliteitscontrole van de bekomen satelliet CH4 waarden.
Body text

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.

 

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Voorbeeld van de evaluatie van satelliet CH4-datasets. Hier ziet u een vergelijking van CH4-kolomgemiddelde droge-lucht molfracties voor 2 verschillende algoritmen (LMD en RAL) met het CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) model op dezelfde locatie.
Publication date