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利用大氣氧氣測量得知空氣中多少二氧化碳來自化石燃料

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科技產業資訊室 (iKnow) - 媛韻 發表於 2022年5月11日
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圖、利用大氣氧氣測量得知空氣中多少二氧化碳來自化石燃料
 
過去政府及研究單位根據已售出多少石油或天然氣等數據來估算各國的總排放量,雖然最初的估算通常可以很快做出,但是編譯這些資訊需要花數年的時間,而且估算會有很大的差異。直接測量化石燃料排放有助於確認基於清單估算的準確性,並更快的揭露減少碳排放量的政策是否有效。此外,還可以讓研究人員追蹤特定區域或是城市的排放量。
 
但是,這樣的測量是困難的。最主要是因爲隨著季節轉變及天氣變化,植物會吸收或釋放不同總量的二氧化碳。就好比站在海灘上,試圖立即測量潮水的漲退,因爲海浪會不斷地來來回回。儘管人類的活動導致全球大氣中的二氧化碳排放量長期的上升是非常顯而易見的,由工業革命前的280ppm到目前接近420ppm。但短期内的區域情況卻沒有那麽明顯。
 
英國東安格里亞大學的研究人員使用了一種替代方法,同時測量大氣中的氧氣及二氧化碳。當植物物質被當作食物、腐爛或燃燒時,大氣中損失的氧氣及增加二氧化碳的比例約為1:1.1;煤炭為1:1.2;天然氣則是1:2。這種直接測量燃燒化石燃料釋放二氧化碳的方法可以幫助城市及國家,以近乎即時的監測來瞭解他們為減少碳排放量所作出的努力。
 
研究人員利用諾福克海岸Weybourne大氣觀測站進行的測量來計算2020年以來英國南部的排放量。透過機器學習來估計天氣及風向的變化如何影響該地區的氧氣及二氧化碳水平。
 
研究團隊在英國covid-19第一次及第二次封鎖期間檢測出化石燃料排放量的下降。透過四個觀測站,就可以測量英國的排放量。未來需要更多的觀測站來監測各個城市。該研究大力的證實了這種方法是有效的,但在世界各地建立觀測站需要大量的時間及金錢。
 
美國NASA戈達德太空飛行中心的研究人員表示如果需要用有完整的化石燃料監測系統,將從衛星開始。過去該研究團隊的研究報告指出,使用目前現有的二氧化碳感測衛星可以檢測出因大流行而導致二氧化碳排放量下降,並計劃在未來幾年專注於推動檢測這種氣體的任務。
 
但衛星的問題在於無法透過雲層來檢測二氧化碳,也無法區分生物及化石燃料的排放。衛星估計僅依賴於自然過程(nature processes)的電腦模型來確定化石燃料的排放,但這些模型主要依賴機器學習的「黑盒子」是,主要由數據提供資訊,且高度準確。但最好的結果可能要結合使用不同的方法來觀察結果。該研究發表在Science Advances期刊上。(898字;圖1)
 

參考資料:
We can now tell how much CO2 in the air is due to fossil fuel burning. New Scientist, 2022/4/22.
Novel quantification of regional fossil fuel CO2 reductions during COVID-19 lockdowns using atmospheric oxygen measurements. Science Advances, 2022/4/22.


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