Satelliitti kertoo, kuinka maapallo hengittää

Hiilidioksidin määrä ilmakehässä vaihtelee vuodenaikojen mukaan, ja nyt tämä vaihtelu pystytään mittaamaan avaruudesta. Viiden vuoden mittaukset osoittavat, että GOSAT-satelliitti on riittävän tarkka vuodenaikaisvaihtelun kuvaamiseen, ja sitä voi käyttää hiilinielujen ja –lähteiden selvittämiseen. Ilmatieteen laitoksen Sodankylän pintamittausasemalla on tärkeä osa satelliittitutkimuksessa.

Japanilainen Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) –satelliitti on mitannut ilmakehän hiilidioksidia vuodesta 2009. Juuri julkaistussa kansainvälisessä tutkimuksessa pystyttiin osoittamaan, että mitattu vuodenaikaisvaihtelu vastaa hyvin todellisuutta. Talvella fossiilisten polttoaineiden käyttö nostaa hiilidioksidin määrää, mutta loppukeväästä pohjoisen pallonpuoliskon kasvien yhteyttäminen laskee hiilidioksidin määrää aina seuraavaan syksyyn saakka.

Vuodenaikaisvaihtelu johtuu pääasiassa pohjoisen pallonpuoliskon kasveista, jotka kasvukauden aikana sitovat hiilidioksidia ilmakehästä itseensä. Ilman kasveja hiilidioksidin määrä kasvaisi nopeammin, mikä kiihdyttäisi ilmaston lämpenemistä.

"Hiilidioksidin vuodenaikaisvaihtelulla on siis syvällinen yhteys hiilinieluihin ja –lähteisiin. Satelliittimittausten avulla pystytään arvioimaan ilmastonmuutoksen etenemistä ja tulevaisuudessa myös mahdollisten päästörajoitusten vaikutusta", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Hannakaisa Lindqvist.

Satelliittimittauksia voidaan hyödyntää mallien vertailuun

Tutkimuksessa osoitettiin, että hiilidioksidin vaihtelun suuruus voidaan nähdä avaruudesta hyvin tarkasti, noin 1 ppm tarkkuudella.

Vuodenaikaisvaihtelua tutkittiin vertaamalla satelliittimittauksia maanpinta-mittauksiin yhteensä 16 asemalla, joista pohjoisin on Ilmatieteen laitoksen Sodankylän mittausasema. Näiden asemien laitteet mittaavat ilmakehän hiilidioksidia lähes 10 kertaa tarkemmin kuin satelliitti. Tuloksia verrattiin myös erilaisiin hiilidioksidipitoisuuksia määrittäviin inversiomalleihin.

"Tutkimuksen tuloksissa yllätti se, että eri hiilidioksidimallien vuodenaikavaihtelussa on paikoin suuria eroja. Satelliittimittauksia voidaan siis käyttää mallien vertailuun etenkin alueilla, joissa mallit poikkeavat toisistaan. Tämä on uutta, sillä aiemmin malleja on pidetty varsin tarkkoina verrattuna satelliittimittauksiin", Hannakaisa Lindqvist selvittää.

Hiilidioksidin määrä ilmakehässä lisääntyy joka vuosi

Vuodenaikaisvaihtelusta huolimatta hiilidioksidin määrä ilmakehässä lisääntyy joka vuosi, ja se on tärkein ilmaston lämpenemistä aiheuttava kasvihuonekaasu. Hiilidioksidia mittaa nyt myös Nasan uusi satelliitti OCO-2, jonka odotetaan paikallistavan lähteet ja nielut ennennäkemättömän tarkasti. "Tämä tutkimus luo pohjaa OCO-2:n tavoitteille, sillä GOSAT-mittaus on hyvin samankaltainen.", Hannakaisa Lindqvist toteaa.

Hiilidioksidipitoisuus Sodankylän yllä satelliitilla ja mittausasemalla mitattuna. Harmaat kolmiot ovat Sodankylän mittausasemalla mitattuja hiilidioksidipitoisuuden päiväkeskiarvoja ja siniset pallot satelliitin mittaamia päiväkeskiarvoja. Näihin on tehty vuodenaikaisvaihtelun sovitus matemaattisilla menetelmillä (viivat).

GOSAT-satelliittitutkimuksessa oli mukana tutkijoita yhteensä yhdeksästä eri maasta. Tutkimus julkaistiin Atmospheric Chemistry and Physics –lehdessä 24.11.2015.

Lisätietoa

Tutkija Hannakaisa Lindqvist, Ilmatieteen laitos, etunimi.sukunimi@fmi.fi

Erikoistutkija Rigel Kivi, Ilmatieteen laitos, etunimi.sukunimi@fmi.fi, puh. 0295392728

Lindqvist, H., O'Dell, C. W., Basu, S., Boesch, H., Chevallier, F., Deutscher, N., Feng, L., Fisher, B., Hase, F., Inoue, M., Kivi, R., Morino, I., Palmer, P. I., Parker, R., Schneider, M., Sussmann, R., and Yoshida, Y.: Does GOSAT capture the true seasonal cycle of carbon dioxide?, Atmos. Chem. Phys., 15, 13023-13040, doi:10.5194/acp-15-13023-2015, 2015.http://www.atmos-chem-phys.net/15/13023/2015/acp-15-13023-2015.html

Ilmasto-opas.fi: Hiilidioksidi ja hiilen kiertokulku