Der unwahrscheinliche Held der NASA in der Klimakrise

Seit seinem Start vor 16 Monaten ist es das EMIT-Bildgebungsspektrometer an Bord der Raumsonde Internationale Raumstation Nachgewiesene Fähigkeit, mehr als nur Oberflächenmineralien zu erkennen.

Mehr als ein Jahr nachdem erstmals Methanfahnen an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) entdeckt wurden, werden nun Daten des EMIT-Instruments der NASA verwendet, um Treibhausgasemissionen aus einer stationären Quelle zu bestimmen, und zwar mit einer Effizienz, die selbst die Entwickler überraschte.

Mission und Fähigkeiten von EMIT

EMIT, ein Akronym für Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, wurde im Juli 2022 ins Leben gerufen, um zehn wichtige Mineralien auf der Oberfläche der Trockenregionen der Welt zu kartieren. Diese Notizen beziehen sich auf Mineralien, die bereits verfügbar sind Forscher Und der Öffentlichkeit werden sie helfen, besser zu verstehen, wie sich in die Atmosphäre aufsteigender Staub auf das Klima auswirkt.

Der Nachweis von Methan war nicht Teil der Hauptaufgabe von EMIT, aber die Konstrukteure des Instruments erwarteten, dass das bildgebende Spektrometer über diese Fähigkeit verfügen würde. Mittlerweile wurden seit August 2022 mehr als 750 Emissionsquellen identifiziert – einige davon sind klein, einige liegen an abgelegenen Orten und andere bleiben über einen längeren Zeitraum bestehen –, das Tool hat laut einer neuen, in der Zeitschrift veröffentlichten Studie in dieser Hinsicht mehr bewirkt, als es liefert. Fortschritt der Wissenschaft.

EMIT identifizierte am 1. September 2022 eine Gruppe von 12 Methanfahnen in einem 150 Quadratmeilen (400 Quadratkilometer) großen Gebiet im Süden Usbekistans. Das Instrument erfasste die Gruppe in einem einzigen Schnappschuss, den die Forscher als Szene bezeichneten. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Methanemissionen und Klimawandel

„Wir waren zunächst etwas vorsichtig, was wir mit dem Instrument machen könnten“, sagte Andrew Thorpe, ein Forschungstechnologieexperte im EMIT-Wissenschaftsteam der University of California. NASAJet Propulsion Laboratory in Südkalifornien und Hauptautor des Artikels. „Es hat unsere Erwartungen übertroffen.“

Durch die Kenntnis der Quelle der Methanemissionen haben Betreiber von Deponien, landwirtschaftlichen Standorten, Öl- und Gasanlagen und anderen Methanproduzenten die Möglichkeit, diese Emissionen zu bekämpfen. Die Verfolgung der vom Menschen verursachten Methanemissionen ist für die Eindämmung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung, da sie einen schnellen und relativ kostengünstigen Ansatz zur Reduzierung von Treibhausgasen bietet. Methan verbleibt etwa ein Jahrzehnt lang in der Atmosphäre, doch in diesem Zeitraum ist es in der Wärmespeicherung bis zu 80-mal stärker als Kohlendioxid, das Jahrhunderte lang verbleibt.

Wenn starke Winde auf einem Kontinent mineralischen Gesteinsstaub (wie Calcit oder Chlorit) aufwirbeln, können in der Luft befindliche Partikel Tausende von Kilometern zurücklegen und auf völlig andere Kontinente treffen. In der Luft schwebender Staub kann die Atmosphäre und die Erdoberfläche erwärmen oder abkühlen. Dieser Erwärmungs- oder Kühleffekt steht im Mittelpunkt der NASA-Mission Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT). Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Erstaunliche Ergebnisse

EMIT hat sich bei der Erkennung von Emissionsquellen erwiesen, die sowohl große (Zehntausende Pfund Methan pro Stunde) als auch überraschend kleine (bis zu Hunderte Pfund Methan pro Stunde) sind. Dies ist wichtig, da es die Identifizierung einer größeren Anzahl von „Superemittenten“ ermöglicht – Quellen, die unverhältnismäßig große Anteile an den Gesamtemissionen verursachen.

Die neue Studie dokumentiert, wie EMIT basierend auf den ersten 30 Tagen der Treibhausgaserkennung 60 bis 85 % der Methanfahnen beobachten kann, die typischerweise bei Luftkampagnen zu sehen sind.

In einer abgelegenen Ecke im Südosten Libyens entdeckte EMIT am 3. September 2022 eine Methanfahne, die etwa 979 Pfund (444 Kilogramm) pro Stunde ausstieß. Es handelt sich um eine der kleinsten Quellen, die das Gerät bisher entdeckt hat. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Vergleichen Sie es mit der Lufterkennung

In mehreren tausend Fuß Höhe über dem Boden sind Methandetektoren in Flugzeugen am empfindlichsten, aber um sicherzustellen, dass ein Flugzeug abgefertigt wird, benötigen Forscher im Voraus einen Hinweis darauf, dass sie Methan erkennen werden. Viele Gebiete werden nicht untersucht, weil sie als zu abgelegen, zu riskant oder zu teuer gelten. Darüber hinaus decken die durchgeführten Kampagnen für kurze Zeiträume relativ begrenzte Gebiete ab.

Andererseits sammelt EMIT aus einer Höhe von etwa 250 Meilen (400 Kilometern) auf der Raumstation Daten über einen großen Teil des Planeten – insbesondere die Trockengebiete zwischen 51,6 Grad nördlicher und südlicher Breite. Das bildgebende Spektrometer nimmt Bilder der Oberfläche mit Abmessungen von 80 mal 80 Kilometern auf – Forscher nennen sie „Szenen“ – einschließlich vieler Bereiche, die einst außerhalb der Reichweite luftgestützter Instrumente lagen.

Robert O. sagte: „Die Anzahl und Größe der von EMIT rund um unseren Planeten gemessenen Methanfahnen ist atemberaubend“, sagte Green, ein Biochemiker. Labor für Strahlantriebe Leitender Forschungswissenschaftler und Hauptforscher am EMIT.

Dieses Zeitraffervideo zeigt den Canadarm2-Roboterarm der Internationalen Raumstation beim Manövrieren der EMIT-Mission der NASA außerhalb der Station. Auszug aus SpaceX Die Raumsonde Dragon wurde am 22. Juli gegen 17:15 Uhr PT gestartet und am 24. Juli um 10:15 Uhr PT fertiggestellt. Teile der Installation wurden gelöscht, andere Teile wurden beschleunigt. Bildnachweis: NASA

Szene für Szene aufschlussreich

Um die Quellenidentifizierung zu unterstützen, erstellt das EMIT-Wissenschaftsteam Karten von Methanfahnen und veröffentlicht sie auf … Webseitemit zugrunde liegenden Daten, die im Joint NASA/US Geological Survey Operations Distributed Active Archive Center verfügbar sind (LB-Ente). Leitbilder stehen der Öffentlichkeit, Wissenschaftlern und Organisationen zur Nutzung zur Verfügung.

Seit EMIT im August 2022 begann, Beobachtungen zu sammeln, hat es mehr als 50.000 Sichtungen dokumentiert. Das Tool entdeckte eine Reihe von Emissionsquellen in einer Region, die bisher kaum untersucht wurde Süd-Usbekistan Am 1. September 2022 wurden 12 Methangasfahnen mit einer Gesamtmenge von etwa 49.734 Pfund (22.559 kg) pro Stunde entdeckt.

Darüber hinaus entdeckte das Instrument Fahnen, die viel kleiner waren als erwartet. Es wurde in einer abgelegenen Ecke von aufgenommen Südostlibyen Am 3. September 2022 emittierte eine der bisher kleinsten Quellen 979 Pfund (444 Kilogramm) pro Stunde, basierend auf lokalen Windgeschwindigkeitsschätzungen.

Referenz: „Attributing Individual Methane and Carbon Dioxide Emission Sources Using EMIT Observations from Space“ von Andrew K. Thorpe, Robert O. Green, David R. Thompson, Philip G. Brodrick, John W. Chapman, Clayton D. Elder, Itziar Irakolis -Loitkesat, Daniel H. Cosworth, Alana K. Ayasi, Riley M. Dorren, Christian Frankenberg, Louis Guenther, John R. Worden, Philip E. Dennison, Dar A. Roberts, K. Dana Chadwick, Michael L. Eastwood, J.E. Vahlin und Charles E. Miller, 17. November 2023, Fortschritt der Wissenschaft.
doi: 10.1126/sciadv.adh2391

Mehr über die Mission von EMIT

EMIT wurde im Rahmen der Earth Venture Instrument-4-Ausschreibung innerhalb der Earth Sciences Division des Science Mission Directorate der NASA ausgewählt und im Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt, das vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, betrieben wird. Instrumentendaten stehen im Earth Operations Distributed Active Archive Center der NASA zur Nutzung durch andere Forscher und die Öffentlichkeit zur Verfügung.