北極甲烷:週一19日上午/下午飛行:回家了…

作者:珍妮弗·穆勒博士,曼徹斯特大學。8月份MAMM飛機活動的最後一天(8月19日)主要是在更靠近家的地方採集甲烷樣本,以及實際返回克蘭菲爾德;將北極溼地甲烷拋在身後(當然,直到9月份的活動)。

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作者:珍妮弗·穆勒博士,曼徹斯特大學

8月份MAMM飛機活動的最後一天(8月19日)主要是在更靠近家的地方採集甲烷樣本,以及實際返回克蘭菲爾德;將北極溼地甲烷拋在身後(當然,直到9月份的活動)。當天包括兩次飛行,第一次是從瑞典基律納到蘇格蘭阿伯丁的直飛;第二次是英格蘭東海岸的科學飛行,以採集北海天然氣鑽井平臺洩漏的甲烷樣本。

在阿伯丁,我們停下來為飛機加油並稍作休息。在阿伯丁起飛時俯瞰著地貌,那裡有許多農場和耕地、村莊、城鎮和道路,盡收眼底,這讓我真正意識到,我們人類是如何改變地球表面的。這與我們剛剛去過的北極形成了鮮明的對比,那裡的森林、沼澤、湖泊綿延數英里,其中點綴著單個的小木屋、泥路和一小塊塊田地。在那裡,人類尚未完全改變地貌。


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當天第二次飛行的任務是採集人為活動,也稱為“人造”活動產生的甲烷:近海天然氣開採。天然氣主要由甲烷組成,我們在家中使用燃氣鍋爐、加熱器和爐灶燃燒甲烷,這是一種重要的能源。北海之下有大量的天然氣儲藏,目前正在開採,這次最後一次飛行的科學任務是看看我們是否可以測量到來自我們去年觀察到甲烷洩漏的一組天然氣鑽井平臺的甲烷。

根據風向、GPS位置以及2012年觀察到的甲烷水平升高的時間,我們推斷洩漏一定來自萊曼氣田。萊曼聯合體由幾個彼此靠近的天然氣鑽井平臺組成,形成一個離大陸不太遠的群體,開採的天然氣透過管道輸送到英國諾福克海岸的巴克頓天然氣終端。

要了解和估計空氣中來自這些天然氣鑽井平臺的額外甲烷量,需要採集清潔的上風空氣,以及含有天然氣鑽井平臺甲烷的下風空氣;簡單來說,“髒”空氣和“乾淨”空氣之間的差異可以歸因於天然氣開採活動。

飛行員設法在靠近海面的邊界層低空飛行,有效地圍繞鑽井平臺飛行了一個大盒子模式。幸運的是,沒有太多直升機和其他空中交通,我們可以保持低空飛行多次進行盒子軌跡,而且我們確實在鑽井平臺的下風處測量到了更高的甲烷水平!

看到儀器顯示屏上的濃度飆升會產生一種刺激和興奮感,當然,大氣中額外的甲烷不一定是好事!成為一名科學家有時可能是一件奇怪的事情...

與北極甲烷取樣類似,我們這次飛行有一系列的儀器和取樣方法:一種儀器可以非常準確地測量濃度,但速度有點慢(每秒1次測量,即飛行軌跡每100米一個點),另一種儀器(我正在使用的儀器)設定為非常快速地取樣(每秒10次測量,即每10米一個測量點),然後使用罐和空氣取樣袋進行“全空氣樣本”收集。因為在任何一次飛行中,你只能填充有限數量的罐和袋子,所以你需要讓每個單獨的樣本都有價值,並在正確的時間填充罐子。這些全空氣樣本稍後會在實驗室進行分析,以給出甲烷的指紋,即同位素比率。同位素比率將有助於明確識別這種甲烷來自天然氣鑽井平臺,因此是化石氣體,而不是來自其他甲烷來源,然後從更遠的地方輸送到北海(有關同位素指紋識別的詳細資訊,請檢視以前的部落格文章)。

這次飛行中採集全空氣樣本相當有趣,因為一些高甲烷羽流非常窄,這意味著它們只持續了幾秒鐘,所以全空氣取樣器(來自倫敦大學皇家霍洛威學院的戴夫·勞裡和馬蒂亞斯·拉諾塞萊)必須將目光鎖定在快速甲烷顯示屏上,並用快速的手指觸發樣本收集。我不知道誰更緊張——是我還是他們?我,因為我試圖大聲喊出濃度的大幅增加,或者他們,因為他們實際上必須就是否填充袋子做出瞬間決定!

最後,飛行非常順利,我們在下午晚些時候返回克蘭菲爾德,這又是漫長的一天。短暫的八月份MAMM活動中的幾天充滿了科學,感覺我們確實已經在外出活動了幾周。雖然我的大腦和身體因為所有的早起和短暫的夜晚而感到有點疲憊,在空中的時間比我願意計算的還要多,但我感到非常榮幸能作為一名科學家在這架飛機上工作,與一支經驗豐富的飛行員、工程師、運營和飛行經理團隊,當然還有任務和儀器科學家一起工作,他們都竭盡全力,貢獻他們的專業知識,使任務發生並取得最佳效果,始終直到最後。

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Michelle Cain is a postdoctoral researcher at the Centre for Atmospheric Science in the Department of Chemistry at the University of Cambridge, UK, and a Natural Environment Research Council policy placement fellow at the Department for Environment, Food and Rural Affairs, UK. She completed her doctorate at the Department of Meteorology at the University of Reading, where she used both computer models and measurement data to study the transport of pollutants in the atmosphere. She is currently using these techniques to study pollutants in the atmosphere globally, including methane emissions in the Arctic. Posts will come from both Michelle and her colleagues working on the Arctic field work.

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