Uusi menetelmä ihmisten aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen seurantaan avaruudesta

Tutkimuksessa kehitettiin uusi menetelmä, jonka avulla voidaan laskea hiilidioksidin (CO₂) ja typen oksidien (NOₓ) päästöt kaupungeista ja voimaloista. Menetelmä perustuu lähteisyyden eli divergenssin laskemiseen, ja siinä hyödynnetään havaintoja pitkän ajanjakson (esim. vuoden) yli.

Tutkimus osoitti, että divergenssimenetelmällä saadut arviot päästöistä ovat linjassa odotettujen arvojen kanssa. Menetelmä antaa siten hyvän vaihtoehtoisen tavan laskea hiilidioksidipäästöt verrattuna esimerkiksi käänteisen mallintamisen menetelmiin ja menetelmiin, jotka laskevat päästöt yksittäisistä satelliittikuvista.

Tutkimuksessa menetelmää sovellettiin mallisimulaatioista saatuihin CO2M-satelliitin havaintoihin. Koska hiilidioksidihavaintojen tausta ja kohina ovat suuria verrattuna havaittuihin päästölisäyksiin, julkaisussa sovellettiin myös erilaisia kohinansuodatusmenetelmiä.

Julkaisussa tutkijat kuvaavat myös hiilidioksidipäästöjen laskemista typen oksidien päästöistä hyödyntämällä suoraan satelliittihavainnoista laskettua NOₓ:CO₂-suhdetta.

Menetelmää hyödynnetään lähitulevaisuudessa laukaistavien satelliittien datan analysoinnissa

Vuonna 2015 solmitun Pariisin ilmastosopimuksen myötä ihmisten aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen monitorointi on noussut entistä tärkeämmäksi. Tämän johdosta Euroopan komission maanseurantaohjelma Copernicus valmistelee uutta CO2M-satelliittimissiota, jonka tarkoituksena on erityisesti keskittyä ihmisten aiheuttamien hiilioksidipäästöjen seurantaan.

Suunnitellussa missiossa vähintään kaksi satelliittia havainnoi hiilidioksidia (CO₂) ja typpidioksidia (NO₂) 250 kilometrin laajuisella kaistalla, neljän neliökilometrin erotuskyvyllä. Ensimmäinen satelliitti on tarkoitus laukaista avaruuteen vuonna 2025. Nyt kehitettyä menetelmää voidaan hyödyntää aikanaan satelliittien avulla kerättävän datan analysoinnissa.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen ja sveitsiläisen Empa-instituutin kanssa. Sen rahoittamiseen ovat osallistuneet EU:n H2020-ohjelman CoCO2-projekti, Euroopan avaruusjärjestö ESAn rahoittama DACES-projekti sekä Suomen Akatemian CitySpot, Ilmakehän ja ilmaston osaamiskeskus ACCC ja Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikkö.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Janne Hakkarainen, Ilmatieteen laitos, janne.hakkarainen@fmi.fi

Erikoistutkija Iolanda Ialongo, llmatieteen laitos, iolanda.ialongo@fmi.fi

Tieteellinen artikkeli on saatavilla Frontiers in Remote Sensing -julkaisussa.

Viite: Janne Hakkarainen, Iolanda Ialongo, Erik Koene, Monika E. Szeląg, Johanna Tamminen, Gerrit Kuhlmann, Dominik Brunner: Analyzing Local Carbon Dioxide and Nitrogen Oxide Emissions From Space Using the Divergence Method: An Application to the Synthetic SMARTCARB Dataset, Frontiers in Remote Sensing, vol 3, 2022, doi:10.3389/frsen.2022.878731, https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frsen.2022.878731.

Tutkimuksessa analysoituja synteettisiä CO2M-satelliitin hiilidioksidihavaintoja. Kuva: Gerrit Kuhlmann, Empa.