太空站實驗在地球上發現甲烷「超級排放者」
研究人員首次發現，由於人類活動的排放，全球大氣二氧化碳（CO2）的短期區域波動。
科學家們結合了美國太空總署的衛星和大氣建模，對人類二氧化碳排放變化進行了首次的檢測。 這項新研究使用美國太空總署軌道碳天文台-2（OCO-2）的資料來測量新冠肺炎大流行期間太空二氧化碳排放量的下降。隨著每天和每月資料產品現在向公眾開放，這為近即時跟蹤人類活動，對二氧化碳濃度的集體影響開闢了新的可能性。
以前的研究調查了疫情早期封鎖的影響，發現 2020 年全球二氧化碳水準略有下降。 然而，透過將 OCO-2 的高解析度資料與美國太空總署戈達德地球觀測系統（GEOS）的建模和資料分析工具相結合，該團隊能夠縮小哪些每月變化是由人類活動引起的，哪些是區域範圍內的自然原因造成的。這證實了之前基於經濟和人類活動資料的估計。
該團隊的測量結果顯示，在北半球，2020 年 2 月至 5 月，人類產生的二氧化碳濃度增長下降，夏季反彈，與當年全球排放量下降 3% 至 13% 是一致的。
該團隊表示，這些結果代表了研究人員研究氣候變化區域影響和追緩解決策略結果的飛躍。該方法允許在大氣二氧化碳發生變化後，一兩個月內檢測這些變化，從而提供關於人類和自然排放如何演變的快速、可操作的資訊。
與新冠病毒相關的封鎖讓科學家們意外而詳細地瞥見了人類活動如何影響大氣成分。 最近兩項研究，一項側重於氮氧化物，另一項研究二氧化碳濃度，能夠以前所未有的細節檢測到封鎖的大氣「指紋」。
學分：美國太空總署/凱蒂·傑普森
美國太空總署追蹤新冠肺炎的大氣指紋
地球大氣層的微妙變化
二氧化碳（CO2）是一種存在於大氣中的溫室氣體，其濃度因植物呼吸、與世界海洋的交流，以及化石燃料燃燒和森林砍伐等人類活動等自然過程而發生變化。自工業革命以來，大氣中的二氧化碳濃度增加了近 49%，2013 年人類歷史上首次達到百萬分之 400。
當政府在新冠肺炎疫情早期要求公民呆在家裡時，路上的汽車減少意味著釋放到大氣中的溫室氣體和汙染物數量大幅下降。但馬裡蘭州格林貝爾特戈達德航天飛行中心的美國太空總署全球建模和同化辦公室的研究氣象學家Lesley Ott 說，二氧化碳的「大幅下降」需要放在背景中。這種氣體在釋放後可以在大氣中持續長達一個世紀，這就是為什麼短期變化可能會在全球整體碳循環中消失 —— 這種吸收和釋放的序列涉及自然過程和人類過程。2020 年初的封鎖是今年二氧化碳總數的一小部分。
Ott 說：「2020 年初，我們看到澳洲的大火釋放了二氧化碳，我們看到了印度各地植物的更多吸收，我們看到所有這些不同的影響混淆了。」「挑戰是試圖解開它，並瞭解所有不同的元件是什麼。」
直到最近，衛星技術還無法測量這些型別的變化。 美國太空總署的 OCO-2 衛星具有高精度光譜儀，目的在接收更小的二氧化碳波動，並與全面的 GEOS 地球系統模型相結合，非常適合發現與疫情相關的變化。
戈達德和摩根州立大學的主要作者布拉德·威爾說：「OCO-2 不是為監測排放而設計的，但它目的在看到比我們在新冠病毒中看到的訊號更小。」Weir 解釋說，OCO-2 任務的研究目標之一，是追蹤人類排放如何根據氣候政策而發生變化，預計氣候政策將導致二氧化碳的微小、漸進的變化。「我們希望這個測量系統能夠檢測到，像新冠病毒這樣的巨大破壞。」
該團隊將大氣二氧化碳的測量變化與封鎖，導致的排放變化的獨立估計進行了比較。除了確認這些其他估計外，排放模型和大氣二氧化碳測量之間的一致性還提供了強有力的證據，證明減少是由於人類活動造成的。
GEOS 提供了關於影響二氧化碳排放，和運輸的風力模式，和其他自然天氣波動的重要資訊。Ott 說：「這項研究真的把一切都彙集在一起，以解決一個極其困難的問題。」
仔細觀察溫室氣體
該團隊的結果顯示，從 2020 年 2 月到 5 月，北半球的二氧化碳濃度增加有所下降（相當於全球排放量減少3%和13%），這與活動限制和自然影響應如何影響大氣的電腦模擬一致。
由於另一個破紀錄的氣候異常：印度洋偶極子或 IOD，南半球的訊號沒有那麼清晰。 IOD 是東南亞比正常水準更涼爽的海洋和東印度洋（「正」階段）或相反（「負」階段）的海洋比正常溫度高的週期性模式。2019 年底和 2020 年初，IOD 經歷了一個強烈的積極階段，在撒哈拉以南非洲產生了豐富的收穫季節，併為創紀錄的澳洲火災季節做出了貢獻。該團隊表示，這兩項事件都強烈影響了碳循環，使檢測新冠病毒封鎖訊號變得困難 —— 但也表明瞭 GEOS/OCO-2 在未來跟蹤自然二氧化碳波動方面的潛力。
GEOS/OCO-2 資料為美國太空總署、歐洲航天局和日本宇宙航空研究開發廳之間的合作夥伴關係，為新冠肺炎地球觀測儀表板中的指標之一提供動力。儀表板彙編全球資料和指標，以跟蹤封鎖、交通量大幅減少和其他與新冠病毒相關的行動如何影響地球生態系統。
GEOS-OCO-2 同化產品可免費下載，研究人員和想要進一步調查的學生可以訪問它。
「科學家可以去這個儀表板說，‘我看到二氧化碳訊號中有一些有趣的東西；那可能是什麼？」Ott 說。「在這些資料集中，我們沒有接觸到各種東西，我認為它有助於人們以一種新的方式進行探索。」
該團隊表示，未來，新的同化和分析方法也可以用於幫助監測氣候緩解計劃和政策的結果，特別是在社群或區域層面。
Ott 說：「有能力監測我們的氣候變化，知道這項技術已經準備就緒，這是我們真正引以為豪的事情。」
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