实时空间观测现在可以监视超级发射器发电厂

签署 2015 年《巴黎协定》的国家已承诺将全球平均气温上升幅度“远低于”2°C。每五年，他们将发布所谓的“国家自主贡献”(NDC)，描述他们减少温室气体(GHG)排放和适应气候变化影响的行动。

因此，各国不仅需要在国家层面跟踪其碳排放，还需要在单个“超级排放者”(如发电厂、特大城市、炼油厂和巨型工厂)的规模上追踪它们的碳排放——它们共同负责人类总产出的近一半温室气体。

欧盟计划在 2025 年末或 2026 年发射其“CO2M”(哥白尼人为 CO 2监测任务)对卫星，其工作将是为此提供帮助。

CO2M 的重要原理证明

但现在，科学家们已经证明，即使使用现有的卫星，对于像波兰的 Bełchatów发电厂这样的“超级发射器”，在源头上进行这种跟踪也是可能的。对于这一原理验证，他们使用了 NASA 卫星“轨道碳观测站 2”(OCO-2;于 2014 年发射)和自 2019 年以来连接到国际空间站 (ISS) 的仪器 OCO-3 的五年测量结果.

这一成功是一项重要成就，因为 OCO 任务旨在测量更大空间尺度的碳排放。

“在这里，我们首次表明，利用现有 CO 2跟踪卫星的观测，测量大型发电厂的 CO 2排放变化已经成为可能，”环境与气候变化部门的大气科学家 Ray Nassar 博士说加拿大多伦多和该研究的第一作者发表在Frontiers in Remote Sensing 上。

欧洲最大的发电厂

Bełchatów 褐煤(褐煤)发电厂是欧洲最大的火力发电站，也是世界第火力发电站。在这里，设备有时会退役，新的设备会投入使用，而更常见的情况是，设备会暂时关闭以进行维护。为了发挥作用，卫星和 OCO-2 和 OCO-3 等仪器应立即检测到由于这些运行变化而导致的 CO 2排放变化——在这里，Nassar 及其同事首次证明了他们可以做到。

CO 2由位于 Bełchatów 的 300 米高的烟囱排放，并以看不见的烟羽形式被风携带，长约 10-50 公里，距离地球 550 米。OCO-2 在 705 公里的高度绕地球运行，每 16 天在 Bełchatów 附近或上空经过。OCO-3 的轨道高度为 420 公里，并且更频繁地经过 Bełchatów 上空或附近。OCO-3 具有在一个区域内来回扫描的附加功能，可提供更好的本地覆盖或更广阔的视野。

并非每个飞越或立交桥都适合

卫星可以评估 CO 2 “增强”——一个源排放的额外 CO 2——只有在没有云并且羽流没有经过大型水体或山脉时。他们测量“XCO2”，即正下方一列中的平均 CO 2浓度，减去羽流周围的当前背景值(当地平均为 415 ppm)。

OCO-2 和 OCO-3 一起产生了 10 个关于2017 年至 2022 年期间 Bełchatów 上方CO 2羽流的合适数据集。

观测数据和预测数据之间的一致性非常好

研究人员根据已知的每日发电量，将太空测量结果与 Bełchatów 排放量的估计值进行了比较。结果证明，这些测量结果密切跟踪每日预测。这证明即使在今天，现有卫星也可以近乎实时地跟踪 Bełchatów 等装置的排放。例如，OCO-2 在 2021 年 6 月至 2021 年 9 月期间检测到 Bełchatów 的排放量出现明显但短暂的下降，原因是停机维护。

完全清除 CO2M

结果很有希望：它们表明，联合空间覆盖范围比 OCO-2 和 OCO-3 大一百倍的 CO2M 将能够满足未来的需求。

“从全球‘超级排放者’(如 Bełchatów 发电厂)获取有关 CO 2排放最精确信息的能力将提高碳核算的透明度，并有望最终有助于减少这些排放，”说纳萨尔。

“这种未来的能力将导致改善国家、城市或单个设施规模的 CO 2排放信息，提高《巴黎协定》的透明度，并支持减少导致气候变化的排放的努力。”