Vanop aarde tot in de ruimte: betrouwbare metingen van broeikasgassen
Bij het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) worden veel inspanningen geleverd om bij te dragen aan hoogwaardige satelliet- en in-situ-metingen van broeikasgassen en andere verbindingen die een rol spelen in ons klimaat en onze luchtkwaliteit. Dit varieert van betrokkenheid bij missievoorbereidingen tot gegevensverwerking en validatiecampagnes om zo nauwkeurig mogelijke informatie te verkrijgen.
BIRA-wetenschapper Mahesh Kumar Sha gaf een interview over traceerbare metingen voor broeikasgasmonitoring tijdens de wetenschappelijke conferentie van het BIPM (“Bureau International des Poids et Mesures” - Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten) ter gelegenheid van de 150e verjaardag van de Meterconventie.
Hoe we broeikasgassen vanuit de ruimte meten
Hoe kunnen wetenschappers broeikasgassen nauwkeurig meten over de hele planeet – van de lucht die we inademen aan het aardoppervlak tot op honderden kilometers hoogte boven ons? En hoe kunnen gegevens die door verschillende instrumenten en onder verschillende omstandigheden zijn verzameld, betrouwbaar en vergelijkbaar worden gemaakt in de loop van de tijd?
Deze vragen stonden centraal in een gesprek tussen het “Bureau International des Poids et Mesures” (BIPM) en Mahesh Kumar Sha tijdens de wetenschappelijke conferentie van het BIPM ter gelegenheid van de 150e verjaardag van de Meterconventie. In een kort video-interview legt Mahesh uit hoe observaties vanuit de ruimte en vanaf de grond samenwerken om een betrouwbaar beeld te geven van onze veranderende atmosfeer.
Van satellieten tot de aarde
Satellieten spelen een cruciale rol bij het monitoren van broeikasgassen, omdat ze dagelijks bijna de hele wereld bestrijken. Door het meten van zonlicht dat door het aardoppervlak wordt weerkaatst en straling die in de atmosfeer wordt verstrooid, kunnen satellietinstrumenten de totale en/of gedeeltelijke kolomconcentraties van gassen zoals koolstofdioxide en methaan over uitgestrekte gebieden vaststellen.
Zoals Mahesh echter uitlegt, worden deze metingen doorgaans uitgevoerd vanaf een afstand van ongeveer 800 km, wat aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt. Factoren zoals de reflectiviteit van het oppervlak (albedo), aerosolen, vochtigheid en de manier waarop licht in de atmosfeer wordt verstrooid, hebben allemaal invloed op het signaal dat door de satelliet wordt ontvangen. In tegenstelling tot een camera op aarde kunnen satellieten hun instellingen niet in realtime aanpassen, dus moeten wetenschappers deze effecten corrigeren nadat de metingen zijn uitgevoerd.
Mahesh zegt:
Deze onzekerheden betekenen dat we betrouwbare referentiemetingen nodig hebben. Dat is waar observaties vanaf de grond een rol gaan spelen.
Vertrouwen opbouwen via referentienetwerken
Met metingen vanaf de grond kunnen wetenschappers broeikasgassen rechtstreeks in de lucht op specifieke locaties observeren (in situ-metingen) of de totale en/of gedeeltelijke hoeveelheid gas in een verticale kolom vanaf het aardoppervlak tot aan de top van de atmosfeer meten (teledetectiemetingen). Het “Integrated Carbon Column Observation System” (ICOS) is een van die in situ-netwerken die bijdragen aan de meting van broeikasgassen in Europa. Gevestigde netwerken zoals het “Total Carbon Column Observing Network” (TCCON), het “COllaborative Carbon Column Observing Network” (COCCON) en het “Network for the Detection of Atmospheric Composition Change” (NDACC) leveren hoogwaardige referentiegegevens op basis van teledetectie die essentieel zijn voor het valideren en kalibreren van satellietwaarnemingen.
Mahesh en zijn collega's werken ook aan een aanvulling op deze traditionele netwerken met draagbare, goedkopere instrumenten op basis van Fourier-transformatiespectrometrie. Deze instrumenten zijn zeer betrouwbaar gebleken en kunnen metingen leveren van vergelijkbare kwaliteit als de gevestigde netwerken. Door deze instrumenten op verschillende locaties te karakteriseren en in te zetten, wil het team hiaten in het wereldwijde observatiesysteem opvullen, met name in regio's die momenteel onderbemonsterd zijn en die cruciaal zijn voor het begrijpen van de koolstofcyclus en het verminderen van de onzekerheden.
Naar betere emissie-inschattingen
Door satellietgegevens te combineren met een dicht en goed gekarakteriseerd netwerk op de grond kunnen wetenschappers vertekeningen identificeren, onzekerheden verminderen en de werkelijke toestand van de atmosfeer beter bepalen. Dit leidt op zijn beurt tot nauwkeurigere schattingen van de uitstoot van broeikasgassen op mondiale en regionale schaal.
Deze inspanningen ondersteunen rechtstreeks nieuwe internationale initiatieven zoals de “WMO Global Greenhouse Gas Watch” (G3W), die tot doel heeft om met behulp van geavanceerde inverse modelleringstechnieken emissieramingen met een hoge resolutie te leveren – in de orde van grootte van 100 km bij 100 km.
Mahesh legt uit:
Uiteindelijk willen we de emissies bij de bron identificeren. Door de meetinfrastructuur van de grond tot de ruimte te versterken, kunnen we gebruikers het vertrouwen geven dat ze nodig hebben om op deze gegevens te kunnen vertrouwen voor klimaatwetenschap en -beleid.
Het interview laat zien hoe metrologie, atmosferische wetenschap en internationale samenwerking samenkomen om een van de belangrijkste meetuitdagingen van onze tijd te ondersteunen.
Meer over dit onderwerp
Related projects:
News image 1
