یک مطالعه موردی شامل بزرگترین نیروگاه زغال سنگ اروپا نشان می دهد که مشاهدات فضایی می توانند برای ردیابی انتشار دی اکسید کربن – و کاهش – در منبع استفاده شوند. دو مأموریت رصد زمین، محققان را قادر می‌سازد تا تغییرات انتشار دی‌اکسید کربن (CO2) را از یک تأسیسات، با استفاده از پنجمین نیروگاه بزرگ زغال‌سنگ جهان به عنوان نمونه آزمایشی، شناسایی و ردیابی کنند.
در مطالعه اخیر، محققان از اندازه‌گیری‌های مبتنی بر فضا از رصدخانه کربن مداری ناسا (OCO) 2 و 3 برای تعیین کمیت دی اکسید کربن تخلیه‌شده صدها مایل پایین‌تر در ایستگاه برق Bełchatów در لهستان، بزرگترین انتشار دهنده منفرد در اروپا، استفاده کردند. آنها با تجزیه و تحلیل ستون های انتشاری نیروگاه از چندین روگذر ماهواره ای بین سال های 2017 تا 2022، تغییراتی را در سطوح دی اکسید کربن شناسایی کردند که با نوسانات ساعتی تولید برق مطابقت داشت. تعطیلی موقت و دائمی واحد (برای تعمیر و نگهداری یا از کار انداختن) انتشار کلی کارخانه را کاهش داد، که تیم توانست آن را نیز تشخیص دهد.
به گفته دانشمندان، یافته ها نشان می دهد که مشاهدات مبتنی بر فضا می تواند برای ردیابی تغییرات انتشار دی اکسید کربن در مقیاس محلی استفاده شود.
ماهواره OCO-2 ناسا که در سال 2014 پرتاب شد، از انتشار دی اکسید کربن طبیعی و ساخت انسان (انسانی) در مقیاس های مختلف از منطقه تا قاره نقشه برداری می کند. این ابزار به طور غیرمستقیم با اندازه گیری شدت نور خورشید که از سطح زمین منعکس شده و توسط دی اکسید کربن موجود در ستون هوا از زمین به ماهواره جذب می شود، از گاز نمونه برداری می کند. طیف‌سنج‌های OCO-2 برای تشخیص علامت خاص گاز CO2 تنظیم شده‌اند.
اجزای یدکی آن ماموریت برای ایجاد OCO-3، ابزاری که از سال 2019 در ایستگاه فضایی بین‌المللی پرواز کرده است، استفاده شد. به محققان این امکان را می دهد تا نقشه های کوچک دقیقی از یک منطقه مورد علاقه در مقیاس شهر ایجاد کنند.
آبیشک چاترجی، دانشمند پروژه ماموریت OCO-3 در آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، گفت که هیچ یک از ابزارهای OCO در ابتدا به طور خاص برای تشخیص انتشار گازهای گلخانه ای از تأسیسات فردی مانند بلچاتوف طراحی نشده بودند، بنابراین یافته های جدید یک “سورپرایز خوشایند” است. او افزود: «به عنوان یک جامعه، ابزارها و تکنیک‌ها را اصلاح می‌کنیم تا بتوانیم اطلاعات بیشتری از آنچه در ابتدا برنامه‌ریزی کرده بودیم، از داده‌ها استخراج کنیم». ما در حال یادگیری هستیم که در واقع می‌توانیم در مورد انتشارات انسانی خیلی بیشتر از آنچه قبلاً انتظار داشتیم درک کنیم.»
ردیابی کربن در آینده
انتشار گازهای گلخانه ای از تاسیسات بزرگ مانند نیروگاه ها و پالایشگاه ها حدود نیمی از انتشار دی اکسید کربن جهانی از سوخت های فسیلی را تشکیل می دهد. نیروگاه Bełchatów که از سال 1988 در حال فعالیت است، بزرگترین نیروگاه با سوخت زغال سنگ در جهان است که ظرفیت آن 5102 مگاوات گزارش شده است. زغال سنگ قهوه ای (زغال سنگ قهوه ای) معمولاً منجر به انتشار بیشتر در هر مگاوات تولید شده نسبت به آنتراسیت (زغال سنگ سخت) می شود. دولت لهستان پیش نویس برنامه هایی را برای تعطیلی کارخانه تا پایان سال 2036 تهیه کرده است.
ری نصار، محقق ارشد محیط زیست و تغییرات آب و هوایی کانادا و نویسنده اصلی این مطالعه، خاطرنشان کرد که بیشتر گزارش‌های انتشار دی اکسید کربن از تخمین‌ها یا داده‌های جمع‌آوری‌شده در سطح زمین ایجاد می‌شوند. محققان حجم سوخت های فسیلی خریداری شده و مورد استفاده را محاسبه می کنند، سپس انتشارات مورد انتظار را محاسبه می کنند. آنها معمولاً اندازه گیری دی اکسید کربن اتمسفر واقعی را انجام نمی دهند.
نصار گفت: «جزئیات دقیق‌تر درباره زمان و مکان دقیق انتشار گازهای گلخانه‌ای اغلب در دسترس نیست. ارائه تصویری دقیق تر از انتشار دی اکسید کربن می تواند به ردیابی اثربخشی سیاست های کاهش انتشار کمک کند. رویکرد ما با OCO-2 و OCO-3 می تواند در نیروگاه های بیشتری اعمال شود یا برای انتشار دی اکسید کربن از شهرها یا کشورها اصلاح شود.
به دلیل مشاهدات حالت نقشه برداری OCO-3، داده های ناسا می تواند به طور گسترده تری در تعیین کمیت انتشار منبع نقطه ای CO2 در آینده استفاده شود. ناسا اخیراً اعلام کرد که عملیات ماموریت برای چندین سال دیگر در ایستگاه فضایی تمدید خواهد شد و این ابزار در کنار ناظر گازهای گلخانه ای دیگر در ایستگاه فضایی به نام تحقیق منبع غبار معدنی سطح زمین (EMIT) کار خواهد کرد.
چاترجی گفت: “این واقعاً هیجان انگیز است که فکر کنیم پنج تا شش سال دیگر با OCO-3 عملیات خواهیم داشت.” ما می بینیم که انجام اندازه گیری در زمان مناسب و در مقیاس مناسب بسیار مهم است.
او افزود که OCO-3 می تواند به عنوان یک “مسیر یاب” برای ماموریت های ماهواره ای نسل بعدی عمل کند. پروژه های OCO-2 و OCO-3 توسط JPL مدیریت می شوند. Caltech JPL را برای ناسا مدیریت می کند.
نظرات کاربران