最近安裝在國際空間站（ISS）上的一個儀器正在證明其在發現正在改變地球氣候的溫室氣體羽流方面的能力。
該感測器名為地球表面礦物粉塵源調查（EMIT），於 2022 年夏季運抵空間站。它的主要目的是確定大氣中的塵埃如何影響地球氣候。但事實證明，這種能力也使 EMIT 能夠根據對該儀器最初 30 天的資料分析的新研究，收集到關於先前未知的關鍵溫室氣體甲烷和二氧化碳羽流的非常詳細的觀測資料。科學家們希望，查明排放源的能力可以成為應對氣候危機的寶貴工具，正如世界氣象組織本週宣佈的那樣，大氣中溫室氣體濃度達到歷史新高。
EMIT 感測器之所以如此有價值，是因為它將飛機安裝儀器等技術的精度與衛星的廣泛覆蓋範圍結合在一起。
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猶他大學的大氣科學家約翰·林（John Lin）說：“使用以前的許多方法，你可能會大致瞭解某個區域或城市的情況，但並非總是可以將排放歸因於，比如說，這個城市的這個部分、這個發電廠、這個垃圾填埋場。”他沒有參與這項週五發表在《科學進展》上的新研究。“這種歸因變得非常有用，特別是當我們考慮如何減少這些排放時。”
EMIT 已經在地球上觀測了一年多。然而，這些觀測優先監測塵埃——因此該儀器迄今為止主要關注北非和中亞等塵土飛揚的地區。作為一項次要任務，溫室氣體感測總體上處於次要地位；在迄今為止可用於排放工作的時間裡，研究小組優先研究甲烷而非二氧化碳，因為據任務人員稱，甲烷的來源尚不清楚。美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的地球系統科學家、EMIT 的首席研究員兼新研究的合著者羅伯特·格林（Robert Green）說，如果美國宇航局將這項任務延續到新年及以後，這種情況可能會發生改變。
美國宇航局地球表面礦物粉塵源調查（EMIT）感測器的資料顯示，新墨西哥州出現了一條長達兩英里的甲烷羽流。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
但該論文概述了即使在其最初一個月專注於塵埃的觀測中，EMIT 也識別出數十種不同的甲烷羽流，以及來自中國兩個發電廠和一個沙烏地阿拉伯垃圾填埋場的二氧化碳排放。
結果並非完全出乎意料——EMIT 團隊成員認為他們可以透過該儀器看到溫室氣體。然而，JPL 的技術專家兼大氣科學家、新研究的主要作者安德魯·索普（Andrew Thorpe）說，即使在其最初的工作中，其效能的質量也令人驚訝。“當我們看到結果時，我們欣喜若狂，我們對儀器的效能感到非常興奮，”他說。“它超出了我們的預期。”
美國國家海洋和大氣管理局全球監測實驗室的大氣科學家洛裡·布魯維勒（Lori Bruhwiler）說，這些結果使 EMIT 進入了一波尋找溫室氣體羽流的新一代天基感測器浪潮——包括一家總部位於蒙特利爾的公司 GHGSat 已經發射的衛星，以及非營利組織 Carbon Mapper 和環境國防基金未來的任務，她沒有參與這項新的研究。“我們需要儘可能多的資料，”她說，“所以事實上，有多個儀器在上面做這種事情，這是一件好事。”
新工具很重要，因為它們具有高解析度觀測，可以模擬通常由飛機進行的測量質量。但是 EMIT 在國際空間站上的位置使它能夠覆蓋比任何飛機都大得多的地面。科學家們說，它結合了強大的技術來識別可能很容易解決的排放源——特別是對於管道，其所有者有經濟動機來堵塞洩漏。
林說：“如果你真的能專注於正在發生的事情，並從太空進行大範圍測量，那麼你就可以真正提供大量資訊，以發現一些唾手可得的目標，一些我們可以追求的大型排放源。”
儘管新的研究僅涵蓋了 30 天的觀測，但格林說，EMIT 迄今為止已經觀測到 830 多次溫室氣體羽流。EMIT 團隊正在公開張貼其資料，並表示由於其工作，已經採取了一些自願減排措施——儘管研究人員不會聯絡他們檢測到的羽流的建立者。“科學可以給你這些資訊，”布魯維勒說。“但行動則需要政策和外交。”
在新研究中，研究小組的成員還試圖量化他們觀察到的排放量。這可以為官員的溫室氣體排放清單提供資訊，這些清單是對排放源和匯的正式統計。（後者包括吸收二氧化碳的樹木。）布魯維勒警告說，這些計算需要詳細瞭解當地的大氣條件，這對於天氣監測基礎設施薄弱的地方來說是不可行的。
即使 EMIT 在溫室氣體清單方面的能力有限，其資料仍然可以幫助各國實現 2021 年的全球甲烷減排承諾，該承諾旨在到 2030 年將排放量至少減少到 2020 年水平的 30%。甲烷是一種比二氧化碳更強大的溫室氣體，而且在大氣中的壽命也較短，因此使其成為短期行動的有吸引力的目標。林說：“如果我們真的可以減少甲烷排放，我們就可以在未來幾十年內減緩變暖速度。”
近 150 個國家和地區簽署了甲烷減排承諾。然而，其雄心勃勃的目標將需要世界在減少排放方面取得實際進展——包括難以削減的來源，例如畜牧設施——而不僅僅是修補電力基礎設施中的洩漏，布魯維勒說。“事實是，我們不可能僅憑石油和天然氣排放就實現全球甲烷承諾，”她說。“那是唾手可得的目標，我們知道要解決的問題，我們知道我們可以在不付出太多經濟代價的情況下解決的問題。但最終，這還不夠。”
科學家可以使用更多的工具來識別溫室氣體羽流，就可以有更多的目標來減少排放——不僅是在甲烷承諾的背景下，而且在聯合國制定的氣候變化目標方面也是如此。世界機構將於本月晚些時候在阿拉伯聯合大公國舉行第 28 屆年度氣候變化大會，也稱為《聯合國氣候變化框架公約》締約方會議第 28 屆會議（COP28）。在 COP28 上，各國將特別關注二氧化碳排放，這也是 EMIT 團隊接下來將要關注的目標。
布魯維勒說：“最終我們必須解決二氧化碳問題——而且二氧化碳問題正在迅速增長，並且目前沒有任何減緩的跡象。”“我們當然應該減少甲烷排放，毫無疑問。我們可以從中受益。但在未來的某個時候，我們將不得不認真地面對二氧化碳問題。”