Waarnemingen in Amazoneregenwoud om emissies te kwantificeren

2023-2024
Het Amazonewoud is één van de belangrijkste emissiegebieden van vluchtige organische stoffen die de luchtkwaliteit en het klimaat beïnvloeden. Om deze stoffen en bepaalde broeikasgassen op te volgen installeerde het BIRA in 2016 een Fourier-transformatie infrarood spectrometer voor zonsabsorptie waarnemingen in Porto Velho, Brazilië.

Deze teledetectietechniek meet een hoeveelheid die vergelijkbaar is met wat de satelliet ziet (een geïntegreerde kolom van de atmosfeer), waardoor het perfect geschikt is om de kwaliteit van satellietmetingen te verifiëren.

FTIR-metingen in Porto Velho, Brazilië

De FTIR-techniek kan worden gebruikt om simultaan talrijke atmosferische stoffen van verschillende oorsprongen (biogeen of het verbranden van biomassa) te meten, zoals methaan, koolstofmonoxide; en talrijke vluchtige organische stoffen (VOS's) zoals ethaan, acetyleen, formaldehyde, methanol en mierenzuur.

Sommige soorten zijn moeilijker te detecteren omdat hun spectrale signatuur erg zwak is. Dit is het geval met isopreen, de meest voorkomende VOS in de atmosfeer. Onlangs werd deze soort voor het eerst gedetecteerd met de FTIR-techniek (Wells et al., 2022) dankzij onze metingen in Porto Velho, waar de concentratie isopreen één van de hoogste ter wereld is.

Validatie van satellieten

Onze unieke isopreengegevens hebben de validatie mogelijk gemaakt van een nieuw CrIS (Cross-track Infrared Sounder)-satellietproduct, wat essentieel is voordat deze gegevens kunnen worden gebruikt in atmosferische chemiemodellen. Isopreen is ook moeilijk te meten vanuit de ruimte, en deze validatie toont een systematische vertekening van 20-50% in satellietmetingen (Wells et al., 2022).

Satellieten hebben zelden een constante vertekening. Deze is vaak evenredig met de concentratie van de gemeten soort. Door deze proportionaliteit te kennen, kunnen satellietmetingen worden gecorrigeerd voordat ze worden opgenomen in inversiemodellen die satellieten gebruiken om de emissies van onze planeet te optimaliseren.

Een voorbeeld is de validatie van formaldehyde van de TROPOMI- en OMI-satellieten met behulp van FTIR-gegevens (Vigouroux et al., 2020). Het is gebruikt om de optimalisatie van VOC-emissies te verbeteren(Oomen et al., 2024, Müller et al., 2024).

Aangezien ons station in Porto Velho zeer hoge concentraties heeft van soorten die worden uitgestoten door het Amazonewoud (VOC's, ammoniak, ....), is het mogelijk om deze proportionele vertekening beter te kwantificeren. Naast formaldehyde zijn onze gegevens van Porto Velho recentelijk gebruikt om koolstofmonoxide en ammoniak van IASI (CCI+ ozonprecursorenproject) te valideren, of andere VOC's gemeten door CrIS (Wells et al., 2025).

Geografische spreiding methanol
De geografische verspreiding van methanol, waargenomen door de IASI-satelliet, toont het belang aan van het Amazonewoud voor de uitstoot van vluchtige organische stoffen. Credit: Maya George, LATMOS
Sun-tracker Porto Velho
De sun-tracker (een systeem van spiegels dat wordt gebruikt om de zon te volgen en het licht naar de spectrometer te leiden, die zich in een kamer onder het dak bevindt) en het weerstation dat is geïnstalleerd op het dak van het partnerinstituut van het BIRA in Porto Velho (IFRO). Credit: BIRA.
Validatie van methanol grafiek
Validatie van methanol waargenomen door CrIS (Wells et al., 2025). De bepaling van de proportionaliteit van de satellietvertekening wordt gedomineerd door de hoge methanolmetingen, wat het belang laat zien van de metingen in Porto Velho (in rood).