Mediciones de dióxido de carbono desde el espacio

Las mediciones de dióxido de carbono ( CO₂ ) desde el espacio se utilizan para ayudar a responder preguntas sobre el ciclo del carbono de la Tierra . Existen diversos instrumentos, tanto activos como planificados, para medir _el dióxido de carbono en la atmósfera terrestre desde el espacio. La primera misión satelital diseñada para medir _el CO₂ fue el Monitor Interferométrico de Gases de Efecto Invernadero (IMG) a bordo del satélite ADEOS I en 1996. Esta misión duró menos de un año. Desde entonces, se han iniciado mediciones adicionales desde el espacio, incluidas las de dos satélites de alta precisión (con una tolerancia superior al 0,3 % o 1 ppm) ( GOSAT y OCO-2 ). Los diferentes diseños de instrumentos pueden reflejar diferentes misiones principales.

En la ciencia del ciclo del carbono existen interrogantes importantes que las observaciones satelitales pueden ayudar a responder. El sistema terrestre absorbe aproximadamente la mitad de todas las emisiones antropogénicas _de CO₂ . ^{[ 1 ]} Sin embargo, no está claro cómo se distribuye exactamente esta absorción entre las diferentes regiones del planeta. Tampoco se sabe con certeza cómo se comportarán las distintas regiones en términos de flujo _de CO₂ bajo un clima diferente. Por ejemplo, un bosque puede aumentar la absorción _de CO₂ debido a la fertilización o _al efecto β, ^{[ 2 ]} o podría liberar CO₂ debido al aumento del metabolismo de los microbios a temperaturas más altas. ^{[ 3 ]} Estas preguntas son difíciles de responder con conjuntos de datos históricamente limitados espacial y temporalmente.

Aunque las observaciones satelitales de _CO2 son relativamente recientes, se han utilizado para diversos fines, algunos de los cuales se destacan aquí:

• Se observaron aumentos de CO2 _en las megaciudades con el satélite GOSAT y se estimaron cambios mínimos observables en las emisiones desde el espacio. ^{[ 4 ]}
• Las observaciones satelitales se han utilizado para visualizar cómo se distribuye globalmente el CO₂, _[ 5 ^{] incluyendo estudios} que se han centrado en las emisiones antropogénicas. ^{[ 6 ]}
• Se realizaron estimaciones de flujo de CO ₂ hacia dentro y hacia fuera de diferentes regiones. ^{[ 7 ] [ 8 ]}
• Se observaron correlaciones entre temperaturas anómalas y mediciones _de CO₂ en regiones boreales . ^{[ 9 ]}
• Se utilizaron patrones asimétricos zonales de CO2 para observar las firmas _{de los combustibles fósiles.} ^{[ 10 ]}
• Se midieron las tasas de emisión de metano procedentes de incendios forestales. ^{[ 11 ]}
• _{Se analizaron las proporciones de emisión de} CO₂ con monóxido de carbono (un marcador de combustión incompleta) medidas por el instrumento MOPITT en las principales regiones urbanas del mundo para medir el estado de desarrollo/desarrollo. ^{[ 12 ]}
• Las observaciones de OCO-2 se utilizaron para estimar las emisiones _de CO2 de los incendios forestales en Indonesia en 2015. ^{[ 13 ]}
• Las observaciones de OCO-2 también se utilizaron para estimar el exceso de flujo tierra-océano debido al evento de El Niño de 2014-16 . ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• Las observaciones de GOSAT se utilizaron para atribuir el fenómeno El Niño Modoki de 2010-2011 al balance de carbono brasileño. ^{[ 16 ]}
• Las observaciones de OCO-2 se utilizaron para cuantificar las emisiones _de CO₂ de centrales eléctricas individuales, demostrando el potencial para el monitoreo futuro de las emisiones _de CO₂ desde el espacio . ^{[ 17 ]}

La teledetección de gases traza presenta varios desafíos. La mayoría de las técnicas se basan en la observación de la luz infrarroja reflejada por la superficie terrestre. Dado que estos instrumentos utilizan espectroscopia , en cada área de sondeo se registra un espectro, lo que implica una cantidad de datos significativamente mayor (aproximadamente 1000 veces) que la requerida para un solo píxel RGB . Los cambios en el albedo de la superficie y los ángulos de visión pueden afectar las mediciones, y los satélites pueden emplear diferentes modos de visión en distintas ubicaciones; estos factores pueden tenerse en cuenta en los algoritmos utilizados para convertir los datos brutos en mediciones finales. Al igual que con otros instrumentos espaciales, es fundamental evitar los desechos espaciales para prevenir daños.

Water vapor can dilute other gases in air and thus change the amount of CO₂ in a column above the surface of the Earth, so often column-average dry-air mole fractions (X_CO2) are reported instead. To calculate this, instruments may also measure O₂, which is diluted similarly to other gases, or the algorithms may account for water and surface pressure from other measurements.^[18] Clouds may interfere with accurate measurements so platforms may include instruments to measure clouds. Because of measurement imperfections and errors in fitting signals to obtain X_CO2, space-based observations may also be compared with ground-based observations such as those from the TCCON.^[19]