Satellitt skal kartlegge CO2 i detalj

Orbiting Carbon Observatory-2 ble skutt opp 2.juli. Den skal gi forskerne et mye skarpere og ferskere oppdatert bilde av den viktige klimagassen.

Publisert
Orbiting Carbon Observatory-2 skal gå fra pol til pol. Satellitten passerer alltid midt over dagsiden av jorda, der sola står høyest. Dette kalles en solsynkron bane, og gir de sterkeste lysrefleksjonene fra jorda. Dermed blir målingene av CO2 best mulig. (Foto: (Illustrasjon: NASA/JPL))
Orbiting Carbon Observatory-2 skal gå fra pol til pol. Satellitten passerer alltid midt over dagsiden av jorda, der sola står høyest. Dette kalles en solsynkron bane, og gir de sterkeste lysrefleksjonene fra jorda. Dermed blir målingene av CO2 best mulig. (Foto: (Illustrasjon: NASA/JPL))

Når den amerikanske Orbiting Carbon Observatory-2 sveiper over jorda fra pol til pol, vil forskerne få oppdaterte bilder hver 16. dag av hvor mye karbondioksid, altså CO2, det er i atmosfæren.

Dette er mye bedre enn dagens landbaserte målinger. Forskerne vil kunne se områder som slipper ut CO2 i større detalj.

- Dette er en viktig satellitt, både vitenskapelig og politisk. Slike målinger vil vise hvor mye CO2 forskjellige land slipper ut.

- Dermed vil satellitten også få klimapolitisk betydning, kommenterer Terje Wahl til forskning.no. Wahl er avdelingsdirektør for forskning og jordobservasjon ved Norsk Romsenter.

Kartlegger også karbonopptak

Men OCO-2 vil ikke bare kartlegge utslipp av CO2. Satellitten vil også kartlegge områder som faktisk tar opp CO2 fra atmosfæren.

- Slike områder er for eksempel skog på land eller alger i sjøvann som bruker CO2 i fotosyntesen, og havbølger som mekanisk fører gasser fra atmosfæren ned i havet, sier Wahl.

Kan løse karbongåte

- Observasjoner av dette opptaket er viktig, fordi mengden av CO2 i atmosfæren ikke vokser fullt så raskt som klimamodellene viser, utslippene tatt i betraktning.

- Ett eller annet sted i jordas klimasystem må opptaket av CO2 være noe større enn det forskerne trodde på forhånd, fortsetter han.

OCO-2 skal måle reflektert sollys. CO2 fjerner enkelte bestemte farger fra refleksen. Jo mindre det er av disse fargene, desto mer CO2. Spektrometre på OCO-2 måler denne fargedempningen. (Foto: (Figur: NASA/JPL))
OCO-2 skal måle reflektert sollys. CO2 fjerner enkelte bestemte farger fra refleksen. Jo mindre det er av disse fargene, desto mer CO2. Spektrometre på OCO-2 måler denne fargedempningen. (Foto: (Figur: NASA/JPL))

- Derfor er det veldig interessant å finne ut mer om hvor slukene for CO2 er. For eksempel kan tørre områder i Australia eller Sør-Afrika ha et mye større karbonopptak når det regner, sier Wahl.

Måler reflektert sollys

Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) skal kartlegge CO2 ved å måle sollyset som reflekteres fra jorda. Noen helt bestemte farger i dette sollyset blir sugd opp av CO2. Jo mer som blir sugd opp, desto mer CO2 er det i atmosfæren under satellitten.

Men skyer og luftfuktighet kan ødelegge den frie sikten ned mot jorda, og dermed målingene. Det samme kan ujevnt terreng, som påvirker refleksen av sollyset.

Forskerne bak OCO-2 har selvsagt tenkt på dette. For det første måler de ikke bare fargene som suger opp CO2, men også fargene som suger opp oksygen.

Mengden av oksygen er kjent fra før, og er den samme overalt hele tida. Hvis den varierer i målingene, vet forskerne derfor at de også må justere målingene av CO2 tilsvarende.

Flere kvalitetssjekker

Satellitten dobbeltsjekker også data ved å måle to forskjellige farger som suger opp CO2. Den ene fargen blir mest sugd opp av CO2 nær overflaten. Den gir en klar og nøyaktig måling, hvis sikten er klar.

Den andre fargen gir et sterkere signal, men er mer følsom for skyer og tåkelag i atmosfæren. Den gir derfor enda et hint om hvor mye målingene må justeres for slike forstyrrelser.

Vannrett skala viser bølgelengdene (fargene) som OCO-2 måler. Fargene i synlig lys (regnbuen) er til venstre. Utover mot høyre strekker det infrarøde, usynlige lyset seg. Her måler OCO-2 bestemte farger (bølgelengder) som suges opp av oksygen og CO2. Figuren viser også hvor mye lys som reflekteres fra forskjellige overflater på jorda i forskjellige farger (bølgelengder). (Foto: (Figur: NASA/JPL, bearbeidet til norsk av forskning.no))
Vannrett skala viser bølgelengdene (fargene) som OCO-2 måler. Fargene i synlig lys (regnbuen) er til venstre. Utover mot høyre strekker det infrarøde, usynlige lyset seg. Her måler OCO-2 bestemte farger (bølgelengder) som suges opp av oksygen og CO2. Figuren viser også hvor mye lys som reflekteres fra forskjellige overflater på jorda i forskjellige farger (bølgelengder). (Foto: (Figur: NASA/JPL, bearbeidet til norsk av forskning.no))

I tillegg har satellitten enda en metode for å sikre gode data. Den gjør om lag ti ganger flere målinger enn den trenger. 

24 ganger i sekundet måles forskjellige små områder på bare tre kvadratkilometer rett under satellitten.

Ut fra alle disse enkeltmålingene sorteres de beste ut, altså de som har minst forstyrrelser fra skyer og fuktighet i lufta. Bare disse brukes for å beregne nivå og utslipp av CO2.

Rett ned, og til siden

OCO-2 passerer midt over dagsiden på jordkloden. Det er viktig, fordi refleksen av lys er størst midt på dagen. Dermed blir målesignalet sterkest mulig.

Ved polene faller sollyset skrått inn. Refleksene og målingene blir dermed for svake. Det betyr at OCO-2 ikke kan måle CO2 nord for 85 grader nord eller sør for 85 grader sør.

Normalt ser måleinstrumentene til OCO-2 rett nedover. Det gir den største nøyaktigheten. Over verdenshavene kan den mørke vannflaten likevel gi problemer. Den reflekterer så lite lys at målingene blir svake.

Da kan OCO-2 isteden rette instrumentene mot den glinsende refleksen av sola i vannskorpen. Denne refleksen er oftest ikke rett under satellitten, men sender mer lys tilbake. Dermed gir den likevel noen ganger bedre målinger over vann.

Video fra NASA om OCO-2.

Flyr i formasjon

OCO-2 skal ikke seile helt alene i banen fra pol til pol. Den vil fly i formasjon med et helt lite tog av andre satellitter som også overvåker miljøet. Toget kalles A-train

Først flyr japanske Shizuku, som overvåker jordas vann ved hjelp av ultrakorte radiobølger. Nedbør, vanndamp i lufta, sjøis, havvinder og havtemperatur og snødybde kan Shizuku kartlegge.

Omtrent samme jobben gjør den amerikanske satellitten Aqua, som kommer fire minutter seinere.

To minutter etter Aqua følger så amerikansk-kanadiske CloudSat. Den ser spesielt på skyer, som navnet tilsier. Det samme gjør fransk-amerikanske CALIPSO, bare 15 sekunder bak CloudSat. CALIPSO måler også vulkanstøv i stratosfæren.

Tilslutt i toget kommer Aura, femten minutter etter Aqua. Den ser etter vanndamp og måler ozon, klor og andre forurensinger.

Dybdesyn og kryssjekking

Siden satellittene i A-train er spredd litt fra hverandre, kan observasjonene deres settes sammen til et tredimensjonalt bilde av atmosfæren.

Det virker omtrent som når vi bruker to øyne med litt avstand mellom for å se dybdesyn.

Data fra spesielt Aqua og Aura i A-train kan dessuten sammenfattes med CO2-målingene til OCO-2 for å gjøre bildet mer komplett, og kontrollsjekke data.

Uheldig tvillingbror

OCO-2 ble skutt opp fra Vandenberg Air Force Base i California med en Delta II-rakett, 2. juli 11:56 norsk tid. (Foto: ULA/NASA)
OCO-2 ble skutt opp fra Vandenberg Air Force Base i California med en Delta II-rakett, 2. juli 11:56 norsk tid. (Foto: ULA/NASA)

Satellitten OCO-2 har fått totallet etter navnet sitt fordi den hadde en uheldig tvillingbror. Vinteren 2009 sviktet mekanismen som skulle løsne dekselet rundt satellitten etter oppskytningen.

Vekten av dekselet gjorde at satellitten aldri kom opp i bane rundt jorda. Den beskrev en stor bue, og brant opp i atmosfæren i Det indiske hav nær Antarktis.

- At NASA valgte å bygge og skyte opp en ny utgave av Orbiting Carbon Observatory, viser hvor viktig denne satellitten er for miljøovervåkningen, sier Wahl.

Lenke:

Nettside om OCO-2 fra Jet Propulsion Laboratory