تويت
أقمار فضائية لتتبع انبعاثات الكربون
أظهرت دراسة حالة تشمل أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في أوروبا، أن الملاحظات الفضائية يمكن استخدامها لتتبع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - والتخفيضات - عند المصدر. اثنتان من بعثات مراقبة الأرض مكّنت الباحثين من اكتشاف وتتبع تغيرات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من منشأة واحدة، وذلك باستخدام خامس أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في العالم كحالة اختبار.
في الدراسة الأخيرة التي نُشرت في مجلة "الحدود في الاستشعار عن بعد"، استخدم الباحثون قياسات فضائية من مرصد الكربون المداري (OCO) التابع لناسا لتحديد كمية ثاني أكسيد الكربون التي تم تفريغها على بعد مئات الأميال في محطة Belchatow للطاقة في بولندا، وهي الأكبر. ونحن نتحدث هنا عن باعث واحد لثاني أكسيد الكربون في أوروبا. من خلال تحليل أعمدة انبعاثات المحطة من العديد من الجسور فوق الأقمار الصناعية بين عامي 2017 و 2022 ، اكتشفوا تغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون التي كانت متوافقة مع التقلبات في الساعة في توليد الكهرباء. أدت عمليات إيقاف تشغيل الوحدات المؤقتة والدائمة (للصيانة أو إيقاف التشغيل) إلى تقليل الانبعاثات الإجمالية للمحطة، والتي تمكن الفريق من اكتشافها أيضاً.
قال العلماء إن النتائج تظهر أنه يمكن استخدام الملاحظات الفضائية لتتبع التغيرات في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على النطاق المحلي.
تم إطلاق OCO-2 التابع لناسا في عام 2014 ، وهو يرسم خرائط لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون الطبيعية والبشرية على نطاقات تتراوح من مناطق إلى قارات. تقوم الأداة بأخذ عينات من الغاز بشكل غير مباشر عن طريق قياس شدة ضوء الشمس المنعكس عن سطح الأرض وامتصاصه بواسطة ثاني أكسيد الكربون في عمود الهواء من الأرض إلى القمر الصناعي. يتم ضبط مطياف OCO-2 لاكتشاف التوقيع المحدد لغاز ثاني أكسيد الكربون.
تم استخدام المكونات الاحتياطية من تلك المهمة لإنشاء OCO-3 ، وهي أداة أطلقت في محطة الفضاء الدولية منذ عام 2019. هذا وقد تم تصميم OCO-3 مع وضع رسم الخرائط الذي يمكنه إجراء العديد من الملاحظات الشاملة أثناء مرور المحطة الفضائية فوق منطقة ما، ما يسمح للباحثين بإنشاء خرائط مصغرة مفصلة من منطقة اهتمام محددة على مستوى المدينة.
قال أبيشيك تشاترجي، عالم مشروع مهمة OCO-3 في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا، إنه لم يتم تصميم أي من أدوات OCO تحديداً للكشف عن الانبعاثات من المرافق الفردية مثل محطة "Belchatow" البولندية، لذا فإن النتائج الجديدة تعد "مفاجأة سارة". وأضاف: كمجتمع علمي، نعمل على تحسين الأدوات والتقنيات حتى نتمكن من استخراج المزيد من المعلومات من البيانات أكثر مما خططنا له في الأصل. نحن نتعلم أنه يمكننا في الواقع فهم الكثير عن الانبعاثات البشرية أكثر مما كنا نتوقعه سابقاً.
تتبع الكربون في المستقبل
تمثل الانبعاثات من المنشآت الكبيرة مثل محطات الطاقة والمصافي حوالي نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من الوقود الأحفوري. تعد محطة "Belchatow" للطاقة، التي تعمل منذ عام 1988، أكبر محطة طاقة تعمل بحرق الليغنيت في العالم، بسعة تبلغ 5102 ميغاوات. عادة ما يؤدي الليغنيت (الفحم البني) إلى انبعاثات أعلى لكل ميغاواط متولد من أنثراسايت (الفحم الصلب). وضعت الحكومة البولندية خططاً لإغلاق المصنع بحلول نهاية عام 2036.
لاحظ راي نصار، الباحث الأول في وزارة البيئة وتغير المناخ الكندية والمؤلف الرئيسي للدراسة، أن معظم تقارير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يتم إنشاؤها من التقديرات أو البيانات التي تم جمعها على سطح الأرض. يقوم الباحثون بحساب كتلة الوقود الأحفوري المشتراة والمستخدمة، ثم يحسبون الانبعاثات المتوقعة؛ لا يقومون عموماً بإجراء قياسات فعلية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
قال نصار: لا تتوفر في الغالب التفاصيل الدقيقة حول متى وأين تحدث الانبعاثات. يمكن أن يساعد تقديم صورة أكثر تفصيلاً لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في تتبع فعالية السياسات للحد من الانبعاثات. يمكن تطبيق نهجنا مع OCO-2 و OCO-3 على المزيد من محطات توليد الطاقة أو تعديله لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المدن أو البلدان.
بسبب ملاحظات وضع رسم الخرائط لـ OCO-3 ، يمكن استخدام بيانات ناسا على نطاق أوسع في قياس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من مصدر نقطة في المستقبل. أعلنت وكالة ناسا مؤخراً أنه سيتم تمديد عمليات البعثة لعدة سنوات أخرى على متن المحطة الفضائية، وستعمل الأداة جنباً إلى جنب مع مراقب آخر لغازات الاحتباس الحراري على متن المحطة الفضائية، وهو التحقيق في مصدر الغبار المعدني السطحي (EMIT).
قال تشاترجي: من المثير حقاً التفكير في أننا سنحصل على خمس إلى ست سنوات أخرى من العمليات مع OCO-3. نحن نرى أن إجراء القياسات في الوقت المناسب وبالحجم المناسب أمر بالغ الأهمية. وأضاف أن OCO-3 يمكن أن يكون بمثابة "مستكشف" لبعثات الأقمار الصناعية من الجيل التالي.
- أسماء محمد
أظهرت دراسة حالة تشمل أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في أوروبا، أن الملاحظات الفضائية يمكن استخدامها لتتبع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - والتخفيضات - عند المصدر. اثنتان من بعثات مراقبة الأرض مكّنت الباحثين من اكتشاف وتتبع تغيرات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من منشأة واحدة، وذلك باستخدام خامس أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في العالم كحالة اختبار.
في الدراسة الأخيرة التي نُشرت في مجلة "الحدود في الاستشعار عن بعد"، استخدم الباحثون قياسات فضائية من مرصد الكربون المداري (OCO) التابع لناسا لتحديد كمية ثاني أكسيد الكربون التي تم تفريغها على بعد مئات الأميال في محطة Belchatow للطاقة في بولندا، وهي الأكبر. ونحن نتحدث هنا عن باعث واحد لثاني أكسيد الكربون في أوروبا. من خلال تحليل أعمدة انبعاثات المحطة من العديد من الجسور فوق الأقمار الصناعية بين عامي 2017 و 2022 ، اكتشفوا تغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون التي كانت متوافقة مع التقلبات في الساعة في توليد الكهرباء. أدت عمليات إيقاف تشغيل الوحدات المؤقتة والدائمة (للصيانة أو إيقاف التشغيل) إلى تقليل الانبعاثات الإجمالية للمحطة، والتي تمكن الفريق من اكتشافها أيضاً.
قال العلماء إن النتائج تظهر أنه يمكن استخدام الملاحظات الفضائية لتتبع التغيرات في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على النطاق المحلي.
تم إطلاق OCO-2 التابع لناسا في عام 2014 ، وهو يرسم خرائط لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون الطبيعية والبشرية على نطاقات تتراوح من مناطق إلى قارات. تقوم الأداة بأخذ عينات من الغاز بشكل غير مباشر عن طريق قياس شدة ضوء الشمس المنعكس عن سطح الأرض وامتصاصه بواسطة ثاني أكسيد الكربون في عمود الهواء من الأرض إلى القمر الصناعي. يتم ضبط مطياف OCO-2 لاكتشاف التوقيع المحدد لغاز ثاني أكسيد الكربون.
تم استخدام المكونات الاحتياطية من تلك المهمة لإنشاء OCO-3 ، وهي أداة أطلقت في محطة الفضاء الدولية منذ عام 2019. هذا وقد تم تصميم OCO-3 مع وضع رسم الخرائط الذي يمكنه إجراء العديد من الملاحظات الشاملة أثناء مرور المحطة الفضائية فوق منطقة ما، ما يسمح للباحثين بإنشاء خرائط مصغرة مفصلة من منطقة اهتمام محددة على مستوى المدينة.
قال أبيشيك تشاترجي، عالم مشروع مهمة OCO-3 في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا، إنه لم يتم تصميم أي من أدوات OCO تحديداً للكشف عن الانبعاثات من المرافق الفردية مثل محطة "Belchatow" البولندية، لذا فإن النتائج الجديدة تعد "مفاجأة سارة". وأضاف: كمجتمع علمي، نعمل على تحسين الأدوات والتقنيات حتى نتمكن من استخراج المزيد من المعلومات من البيانات أكثر مما خططنا له في الأصل. نحن نتعلم أنه يمكننا في الواقع فهم الكثير عن الانبعاثات البشرية أكثر مما كنا نتوقعه سابقاً.
تتبع الكربون في المستقبل
تمثل الانبعاثات من المنشآت الكبيرة مثل محطات الطاقة والمصافي حوالي نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من الوقود الأحفوري. تعد محطة "Belchatow" للطاقة، التي تعمل منذ عام 1988، أكبر محطة طاقة تعمل بحرق الليغنيت في العالم، بسعة تبلغ 5102 ميغاوات. عادة ما يؤدي الليغنيت (الفحم البني) إلى انبعاثات أعلى لكل ميغاواط متولد من أنثراسايت (الفحم الصلب). وضعت الحكومة البولندية خططاً لإغلاق المصنع بحلول نهاية عام 2036.
لاحظ راي نصار، الباحث الأول في وزارة البيئة وتغير المناخ الكندية والمؤلف الرئيسي للدراسة، أن معظم تقارير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يتم إنشاؤها من التقديرات أو البيانات التي تم جمعها على سطح الأرض. يقوم الباحثون بحساب كتلة الوقود الأحفوري المشتراة والمستخدمة، ثم يحسبون الانبعاثات المتوقعة؛ لا يقومون عموماً بإجراء قياسات فعلية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
قال نصار: لا تتوفر في الغالب التفاصيل الدقيقة حول متى وأين تحدث الانبعاثات. يمكن أن يساعد تقديم صورة أكثر تفصيلاً لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في تتبع فعالية السياسات للحد من الانبعاثات. يمكن تطبيق نهجنا مع OCO-2 و OCO-3 على المزيد من محطات توليد الطاقة أو تعديله لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المدن أو البلدان.
بسبب ملاحظات وضع رسم الخرائط لـ OCO-3 ، يمكن استخدام بيانات ناسا على نطاق أوسع في قياس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من مصدر نقطة في المستقبل. أعلنت وكالة ناسا مؤخراً أنه سيتم تمديد عمليات البعثة لعدة سنوات أخرى على متن المحطة الفضائية، وستعمل الأداة جنباً إلى جنب مع مراقب آخر لغازات الاحتباس الحراري على متن المحطة الفضائية، وهو التحقيق في مصدر الغبار المعدني السطحي (EMIT).
قال تشاترجي: من المثير حقاً التفكير في أننا سنحصل على خمس إلى ست سنوات أخرى من العمليات مع OCO-3. نحن نرى أن إجراء القياسات في الوقت المناسب وبالحجم المناسب أمر بالغ الأهمية. وأضاف أن OCO-3 يمكن أن يكون بمثابة "مستكشف" لبعثات الأقمار الصناعية من الجيل التالي.