Orbiting Carbon Observatory

Orbiting Carbon Observatory Beskrivelse av dette bildet, også kommentert nedenfor Kunstnerens inntrykk av OCO-2-satellitten. Generell data
Organisasjon NASA
Bygger Orbital Sciences
Program Jordobservasjonssystem (EOS)
Felt Kartlegging av terrestrisk karbondioksid
Status Operasjonelt
Andre navn OCO, OCO-2
Start 2. juli 2014 kl 09:56 GMT
Launcher Delta II 7320-10C
Varighet 2 år (primæroppdrag)
COSPAR-identifikator 2014-035A
Nettstedet oco.jpl.nasa.gov
Tekniske egenskaper
Messe ved lansering 450 kg
Holdningskontroll Stabilisert på 3 akser
Energikilde Solcellepaneler
Bane
Bane Polar
Høyde 700 km
Tilbøyelighet 98,22 °
Hovedinstrumenter
X Spektrometre

Den Orbiting Carbon Observatory (OCO) er en fjernmåling satellitt den NASA som et mål på mengden av karbondioksid til stede i jordens atmosfære . Dette romferd er en del av Earth Observing System program som bringer sammen et sett av NASA-satellitter ansvarlig for innsamling, over lange perioder, data om jordas overflate, biosfæren , den jordatmosfæren og det jordens hav. . Den første kopien av satellitten gikk tapt under lanseringen den24. februar 2009. De2. juli 2014, en andre kopi av satellitten, kalt OCO-2, er vellykket plassert i bane.

Beskrivelse av oppdraget

OCO-2-satellitten registrerer den geografiske fordelingen av karbondioksidkilder og naturlige karbonvask på regional skala. Dataene som samles inn forbedrer vår forståelse av karbonsyklusen , naturlige prosesser og menneskelige aktiviteter som bidrar til å endre overflod og geografisk fordeling av klimagasser . Denne forbedrede modellen i sin tur bidrar til å gjøre mer pålitelige spådommer om endringer i mengden og geografisk fordeling av karbondioksid i atmosfæren og virkningen av disse endringene på klimaet på jorden .

I løpet av det 2-årige oppdraget plasseres satellitten i en polar bane 700  km over havet slik at den kan observere praktisk talt hele jordoverflaten hver 16. dag. Den flyr i formasjon med A-toget , en serie satellitter beregnet på observasjon av jordens atmosfære. Denne konfigurasjonen tillater forskere å korrelere målingene som er gjort av de forskjellige satellittene. Forskere som bruker OCO-dataene må bruke enten målingene som er tatt av instrumentet Atmospheric Infrared Sounder  (in) (AIRS) på satellitten Aqua of A-Train.

Satellittkarakteristikker

Satellitten bruker en plattform leostar-2 fra Orbital Sciences , som allerede er implementert for oppdrag SORCE og GALEX . Satellittens struktur er laget av aluminium; den har form som en sekskant som er 1 meter bred og 2 meter lang. To justerbare solcellepaneler med et spenn på 3 meter er festet til hver side av kroppen til satellitten. Den totale massen er ca 450  kg .

Instrumenter

Satellitten består av et enkelt instrument som skal muliggjøre den mest presise måling som noensinne er gjort av karbondioksid i jordens atmosfære. Dette instrumentet består av tre høyoppløselige spektrometere plassert parallelt med et vanlig teleskop . Spektrometere utfører samtidige målinger av absorpsjonen av sollys av karbondioksid og molekylært oksygen i det nærmeste infrarøde  : når sollys etter å ha passert gjennom jordens atmosfære reflekteres av jorden, absorberer molekylene til gassene i atmosfæren noen av bølgelengdene. Det resulterende synlige spekteret er ufullstendig, og plasseringen av disse hullene gjenspeiler naturen til gassene som passerer gjennom. Hver av spektrometrene utfører måling over et gitt bølgelengdeområde. Ved å måle lysmengden som er absorbert for bølgelengdene som karakteriserer karbondioksid, gjør OCO det mulig å beregne med stor presisjon antall molekyler som er til stede langs lysstrålen fra den øvre grensen til atmosfæren ned til bakken. For å ta hensyn til den høye bevegelseshastigheten til satellitten, kombinert med det faktum at konsentrasjonen av CO 2 varierer fra sted til sted, målinger blir tatt 3 ganger i sekundet.

Fremgang av prosjektet og oppdraget

Oppdraget, som i utgangspunktet koster US $ 280 millioner , er en del av NASAs Earth System Science Pathfinder program og administreres av Jet Propulsion Laboratory i Pasadena , California .

En første kopi av satellitten (OCO-1) går tapt under lanseringen 24. februar 2009, Som følge av manglende evne til å skille den strømlinjeformede delen fra den Taurus rakett ansvarlig for å plassere det i bane, på grunn av defekte deler leveres av produsenten Sapas profil Inc., som svindlet kvaliteten av produktene.

I desember 2009, bevilger den amerikanske kongressen 50 millioner amerikanske dollar til å bygge en kopi av den tapte satellitten. Byggingen av den nye satellitten, kalt OCO-2, begynner ioktober 2010. I juli bestemte NASA seg for å bruke de tre siste Delta II bærerakettene på lager hvis konstruksjon ble stoppet. OCO-2-satellitten er plassert i bane på2. juli 2014av en Delta II 7320-10C bærerakett avfyrt fra Vandenberg-lanseringsplaten .

OCO-2-satellitten og dens utfordringer

Som navnet antyder er denne satellitten et karbonobservatorium i bane , og karbon har blitt et stort spørsmål for klima, energi og biologisk mangfold, og derfor for menneskeheten.

OCO-2 har global dekning og har flydd over samme punkt hver 16. dag siden 2014 , og gir en økende mengde CO 2 -data med høy spektraloppløsningatmosfærisk. Deres presisjon, geografiske oppløsning (regional skala) og dekning har aldri blitt oppnådd før nå. Denne presisjonen er tilstrekkelig til å avgrense flere modeller ved å trofaste karakterisere kildene og de sesongmessige syklusene av karbon. Det skal således gjøre det mulig å belyse studiet av store strømmer av karbondioksid (CO 2) mellom havene , atmosfæren og biosfæren takket være den første brukbare dataserien som ble publisert (etter kvalitetskontroll) fra høsten 2017.

Den lidar tillater siden slutten av XX th  århundre og fortsatt gir innsikt kjemiske variasjoner og termisk fuktighet i luften kolonnen, men en sjelden gang, og ofte eneste gangen en studie kampanje.

For karbon, Keeling-kurven (detaljert tidsserie av CO 2- hastigheteni luften siden 1958 ) har hjulpet mye med å forstå og prøve å kontrollere klimaendringene , men det krever det kjedelige arbeidet med å samle inn prøver og nøyaktige analyser i noen få spesialiserte laboratorier, og det sier ikke noe om regionale variasjoner (eller over korte tidsperioder (dager, uker) på disse skalaene.

De interessenter interessert i klimastudier håper på flere tiår satellitt utsikt, om mulig i sanntid, av klimagasser og karbonlagre , samt lokale og sesongmessige variasjoner av innholdet (i hvert fall for CO 2 og metan), inkludert for havet som er av største betydning for klimaet, spesielt for å oppdage avvik i sanntid.

I 2017 er Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) oppdraget et første skritt mot en spektral måling av CO 2atmosfærisk i regionale skalaer (av store biomer for biomer av tilstrekkelig størrelse). Av6. september 2014høsten 2017 produserte OCO-2 omtrent 2 millioner estimater per måned av molfraksjonen av tørr kolonneluft (innebygd bilde), hvert bildekvalitetskontrollert, med en romlig oppløsning mindre enn 3  km 2 per "  lyd  " . Sesongvariasjoner av CO 2på den nordlige halvkule (økning om vinteren og rask nedgang i vekstsesongen er mye mer presis, i likhet med vurderingen av forskjellene mellom overveiende ørken, fuktig, tørr, skog, dyrkbar, urbane og industrielle regioner (urbane / industrielle geografisk samsvar til mer enn 70% av menneskeskapte utslipp). Dette åpner muligheten for mye mer detaljerte studier av årsakene til og lokaliseringene av variasjoner i CO 2 -nivåer. atmosfærisk på forskjellige spatiotemporal skalaer.

I tillegg satellitt sensorer gir informasjon om veksten av plantebiomasse (via en måling av fluorescens som induseres av solen eller SIF for solenergi-indusert klorofyll-fluorescens , som er en indeks av fotosyntesen ). Det er en verdifull indikator for å overvåke de biologiske prosessene med karbonvask og produktiviteten til økosystemer, agrosystemer og dyrket skog, disse dataene er også av stor interesse for jordbruk , skogbruk , fiskeri , landskapsøkologi. , Etc., og her blir de levert med enestående presisjon når det gjelder romlig oppløsning, datainnsamling og gjenopprettingspresisjon.

Med en romlig oppløsning på omtrent 2,25 km for CO 2 -utslipp, OCO-2-satellitten er veldig langt fra å nærme seg nøyaktigheten til målingene som er gjort in situ , men den har global dekning og tilstrekkelig oppløsning til å oppdage virkningene av en vulkan (for eksempel : denne satellitten oppdager konstant CO 2 -plommer .isolert utgitt av vulkaner Yasur , Ambrym og Ambae ( Vanuatu ) korrelert med svoveldioksidplommer med effekter på hastigheten på Ozon Mapping allerede overvåket av NASA ); I følge en modellering av O 2 -utslippene til Yasur- vulkanen , kompatibel med data fanget av OCO-2, bærer fjæren 41,6 ± 19,7 kilo CO 2slippes ut per dag (dvs. 15,2 ± 7,2 megatonn / år, tilsvarer de kumulative utslippene til ca. 70 termiske kraftverk drevet av fossile brensler og hver avgir mer enn 15 megatonn CO 2/år.

OCO-2 kan også markere de store variasjonene i utslipp i en megalopolis avhengig av dets sosioøkonomiske geografi og vinden (testet i Los Angeles hvor satellitten bekrefter at CO 2- forurensningskuppelendemper på landlig nivå bare mer enn 100 km fra sentrum, med betydelige sesongmessige og nattlige / døgnvariasjoner), og til og med for å bidra til verifisering av data publisert av statene eller visse store næringer eller av den sentrale elektriske til kull , olje eller gass og / eller forbedring av biomassen (energi) med hensyn til CO 2. Det viser dermed raskt at karbonutslipp fortsatt økte betydelig i 2015 (sammenlignet med 2011) i Afrika, Sør-Amerika og Sørøst-Asia (hvor rike land overførte en stor del av sin industriproduksjon), mens det allerede fremhevet kontrasterende variasjoner i svarene fra karbonsyklusen i tropiske regioner (i møte med El Niño , tørke , større skogbranner osv.). CO 2 punkt kildegrupperurbane sammenslåing og kan ikke skilles fra satellittbilder, men fra store isolerte punktkilder ( f.eks. kraftverk, metallurgiske anlegg, isolerte papir- eller sementanlegg) eller fenomener som store skogbranner eller kontinuerlig avgassing av en aktiv vulkan er kilder som skaper store fjærer av forurensning som kan lokaliseres (deretter korrelert med mulige klimatiske eller økologiske effekter).

Første publikasjoner

I oktober 2017, en utgave av tidsskriftet Science begynner å presentere (i flere artikler) resultatene av OCO-2 (på land og til sjøs); påvisning av sporadiske CO 2 -utslipp ; CO 2 variasjonerrelatert til El Niño; vurdering av brutto primæravlingsproduksjon ...

Dette arbeidet viser spesielt at nesten en fjerdedel av CO 2 i 2010-årenemenneskeskapt absorberes av havet (ved forsuring av det ) og ytterligere et kvartal absorberes av jordbunn og økosystemer, men stedene og prosessene for karbonvask forblir dårlig forstått, spesielt når det gjelder de respektive andelene av temperert , tropisk og ekvatorialt , spesielt Eurasian (noen forfattere som Baccini & al. (2017) anslår til og med (basert på MODIS- data at en betydelig del av disse regionene for tiden er en netto og betydelig kilde til CO 2på grunn av avskoging, branner, og at dette kan forverres med økende risiko for tørke, jordforringelse og skogbranner). Det er i det minste enighet om at disse vaskerne varierer sterkt i mengde fra år til år. OCO-2 vil tillate å spesifisere rollen og delen og effektiviteten til de forskjellige planetvaskerne og dermed forbedre klimaprognosene og mulighetene for korreksjon og tilpasning .

Ved å kombinere OCO-2-data med andre satellitt- og jorddata, kan vi også allerede avklare koblingene mellom den regionale karbonsyklusen og klimaet, og responsen til CO 2 -nivåer.i den tropiske atmosfæren under El Niño-arrangementet 2015-2016, den nest sterkeste siden 1950 (da nesten alle utslippsmodeller spår at El Niño må være hyppigere i fremtiden).

OCO-2 gjør det mulig å vise at den klimatiske anomalien i 2015 (varmere og tørrere år) induserer en respons fra den pantropiske biosfæren som er heterogen i henhold til de geografiske områdene, men lik for hvert tropiske kontinent og tilsvarer en samlet balanse på 2,5 ± 0,34 gigaton mer (av CO 2sluppet ut i atmosfæren) enn i 2011. Dette arbeidet bekrefter også at det meste av overflødig karbonutslipp i 2015 skyldes (eller assosieres) med "ekstremt lav nedbør eller høye temperaturer, eller begge deler" , noe som antyder at bufferrollen til tropiske økosystemer overfor det globale klimaet risikerer å bli redusert eller til og med forsvunnet.

Se også

Relaterte artikler

Ekstern lenke

Merknader og referanser

  1. (in) "  NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO) Mission: Objectives, Approach, and Status  "
  2. (in) "  Orbiting Carbon Observatory> Romfartøy  "
  3. (in) "  Orbiting Carbon Observatory Science Writers 'Guide  " på NASA / JPL / OCO (åpnet 29. juni 2014 )
  4. (in) "  Feil treffer Nasas CO2-jeger"  " , BBC News ,24. februar 2009( les online , konsultert 24. februar 2009 )
  5. (in) "  NASA Earth System Science Pathfinder Program  "
  6. (in) "  OCO-blogg  »
  7. Louise Millon, "  NASA kjøpte defekte rakettdeler i årevis  " , på https://www.presse-citron.net/ ,1 st mai 2019(åpnet 2. mai 2019 ) .
  8. (in) "  Orbiting Carbon Observatory> History  " på NASA / JPL / OCO (åpnet 29. juni 2014 )
  9. Chatterjee A. & al. (2017) Påvirkning av El Niño på atmosfærisk CO 2over det tropiske Stillehavet: Funn fra NASAs OCO-2-oppdrag | Vitenskap: 358 (6360) | Forskningsartikkel | Science - Vol 358, utgave 6360 - 13. oktober 2017 | [ http://science.sciencemag.org/content/358/6360/eaam5776 abstract]
  10. Eldering A & al. (2017) “The Orbiting Carbon Observatory-2 early science undersøkelser av regionale karbondioksidstrømmer” | Science: 358 (6360) - Research Article | Science - Vol 358, Issue 6360 - 13. October 2017 | abstrakt
  11. Schwandner Florian M. & al. (2017) “ Spaceborne detection of localized carbon dioxide sources ” | Science: 358 (6360) - Research Article | Science - Vol 358, Issue 6360 - 13. October 2017 | abstrakt
  12. Smith Jesse (2017) Måling av jordens karbonsyklus | Vitenskap | 13. oktober 2017 | Flygning. 358, nr. 6360, s. 186-187 | DOI: 10.1126 / science.358.6360.186
  13. Y. Sun & al (2017) OCO-2 fremmer fotosynteseobservasjon fra verdensrommet via solinducert klorofyllfluorescens | Vitenskap: 358 (6360) - Forskningsartikkel | Vitenskap - Vol 358, utgave 6360 - 13. oktober 2017 abstrakt
  14. Junjie Liu (2017) | Kontrasterende karbonsyklusresponser fra de tropiske kontinentene til El Niño 2015–2016 | Science: 358 (6360) - Forskningsartikkel | Science - Vol 358, utgave 6360 - 13. oktober 2017 | [ http://science.sciencemag.org/content / 358/6360 / eaam5690 sammendrag]
  15. Baccini A & al. (2017) Tropiske skoger er en nettokarbonkilde basert på målinger av gevinst og tap over bakken | Vitenskap: 358 (6360) - Forskningsartikkel | Science - Vol 358, utgave 6360 - 13. oktober 2017 | DOI: 10.1126 / science.aam5962 | abstrakt