Karbon uyduları: Karbonu uzaktan "koklayarak", küresel karbon emisyonlarını doğru bir şekilde izliyor.

Atmosferik sondaj ve modelleme teknolojilerindeki hızlı gelişmelerle birlikte, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu gözlemi yoluyla karbon emisyonlarının izlenmesi, sera gazı emisyon azaltım başarılarının değerlendirilmesinde etkili bir yöntem olarak kabul edilmektedir. 22 Aralık 2016'da ülkemiz, karbon uydu verisi sağlayan dünyadaki üçüncü ülke olarak ilk karbondioksit gözlem bilimsel deney uydusu TanSat'ı fırlattı.

Küresel CO2 konsantrasyonlarının izlenmesi, eş zamanlı olarak yürütülen gözlemler ve simülasyonlarla gerçekleştiriliyor.

Resmi adı "Küresel Karbondioksit İzleme Bilimsel Deney Uydusu" olan karbon uydusu, atmosferik karbondioksit konsantrasyonu ölçüm yöntemlerini kullanarak küresel CO2 konsantrasyonlarını izliyor. Küresel iklim değişikliğiyle mücadele etmeyi ve karbondioksit konsantrasyonlarının küresel dağılımını izlemeyi amaçlayan uydu, eş zamanlı gözlem ve simülasyona dayanmaktadır.

Gözlem açısından, uydu uzaktan algılama, özellikle geniş bir alanı ve netliği görebilen yüksek çözünürlüklü küresel kapsama gözlemlerinde, benzersiz gözlem konumları ve yöntemleri nedeniyle küresel karbondioksit gözleminde önemli bir rol oynayabilir. Öte yandan simülasyon, esas olarak atmosferik taşıma modellerini ve yüksek performanslı bilgisayarları kullanarak atmosferik karbondioksit taşıma sürecini ve her an ve her yerdeki atmosferik karbondioksit içeriğini simüle eder ve gerçeğe en yakın karbon akış değerini elde etmek için uydu gözlemleriyle koordineli çalışır.

Özel olarak tasarlanmış "uzun menzilli görüş" sistemiyle donatılmış olup, kritik veri desteği sağlar.

Şu anda dünya çapında yalnızca birkaç yüz yer tabanlı karbondioksit gözlem istasyonu bulunmaktadır ve bu, izleme ihtiyaçlarını karşılamak için yetersizdir. Karbon uyduları, küresel karbondioksit izleme verilerini elde edebildikleri için bu soruna bir ölçüde çözüm sunmaktadır.

Dünyayı saran kalın atmosferdeki gazlardan hangilerinin karbondioksit olduğunu belirlemek ve hatta "dinamik haritalar" oluşturmak için Çin'in karbon uydusu, özel olarak tasarlanmış "uzun menzilli görüş" özelliğiyle donatılmıştır.

TanSat karbon uydusu, hiperspektral ve yüksek uzamsal çözünürlüklü bir karbondioksit dedektörü taşımaktadır. Bu dedektör, karbondioksit konsantrasyonunu tespit etmek için görünür ve yakın kızılötesi spektral bantlardaki moleküler soğurma çizgilerini kullanarak çalışır ve küresel atmosferik karbondioksit konsantrasyonundaki değişiklikleri doğru ve gerçek zamanlı olarak izler. Karbon uydusu, yaklaşık 20 kilometrelik bir algılama genişliğiyle, günde yaklaşık 14 kez Dünya'nın etrafında döner. Dünya'nın kutupları etrafında dönerken, insan faaliyetlerinin ve doğal sistemlerin bu sera gazını nasıl yaydığını ve emdiğini doğru bir şekilde göstermek için küresel karbondioksit konsantrasyonu bilgisi toplar.

Küresel sütun konsantrasyon dizisini analiz ederek ve veri entegrasyon sisteminden elde edilen bir dizi modeli kullanarak, küresel CO2 akış değişimi (birim alan başına birim zamanda geçen toplam CO2 miktarı) çıkarılabilir; bu da karbon döngüsü araştırmaları için temel veri tabanını oluşturur.

△ Karbon uydusu tarafından elde edilen verileri karşılaştırın,

Dünyanın farklı bölgelerindeki karbondioksit seviyelerini hesaplayabilir.

Karbon uydusu, temel yeteneklerine ek olarak, çok spektrumlu bulut ve aerosol polarizasyon görüntüleyici gibi güçlü bir araç daha taşıyor. Bu görüntüleyici, bulutlar ve atmosferik partikül madde gibi yardımcı bilgileri ölçerek, bilim insanlarının müdahale eden faktörleri ortadan kaldırarak karbondioksit konsantrasyonlarını doğru bir şekilde tersine mühendislikle hesaplamalarına yardımcı oluyor. Ayrıca meteorologların hava tahminlerinin doğruluğunu artırmalarına yardımcı oluyor ve PM2.5 gibi hava kirliliğinin nedenlerine ilişkin araştırmalar için kritik veri desteği sağlıyor. Karbon uydusu verileri günlük olarak güncelleniyor. Kullanıcılar, karbon uydusundan küresel verileri tarih ve bölgeye göre özelleştirip indirebiliyor.

Çin'e ait bir karbon uydusundan elde edilen atmosferdeki karbondioksit dağılımının ilk küresel haritası.

△Tekrarlanan gözlemler sonucunda,

Karbon uyduları, küresel karbondioksit dağılımının eksiksiz bir haritasını sağlayabilir.

Standart bir kutup yakınında güneş senkronize uydu olan karbon uydusu, Dünya'nın Kuzey ve Güney Kutupları etrafında 700 kilometre yükseklikte yörüngede dönerek günde 14 ila 15 tur tamamlar. Küresel karbondioksit izleme cihazı, her yörüngede 20 kilometrelik doğu-batı yarıçapında Dünya atmosferinin hiperspektral çözünürlükte bilgilerini toplar. Bu nedenle, karbon uydusu günde yaklaşık 300 kilometrelik bir alanı kapsayan veriler elde edebilir; bu da (14 ila 15) × 20 kilometreye denk gelir. Dünya ekvatorunun çevresinin yaklaşık 40.000 kilometre olduğu göz önüne alındığında, teorik olarak yaklaşık 140 gün ve 2.000 yörüngeden elde edilen gözlem verileri, kesintisiz, küresel olarak kapsanan bir karbondioksit izleme haritasının oluşturulmasına olanak sağlayacaktır.

△Çin'in karbon uydusundan elde edilen ilk küresel karbondioksit dağılım haritası

Eylül 2017'de, ortalama 2,11 ppm doğrulukla ilk küresel karbondioksit dağılım haritası yayınlandı. Harita, insan kaynaklı emisyonlar nedeniyle ilkbahar aylarında Kuzey Yarımküre'de yüksek, Güney Yarımküre'de ise düşük karbondioksit konsantrasyonları örüntüsünü göstermektedir. Nisan ve Temmuz 2017'ye ait dağılım haritaları karşılaştırıldığında, Kuzey Yarımküre'de ilkbahardan yaza doğru karbondioksit konsantrasyonlarında belirgin bir azalma eğilimi görülmekte olup, bu da ekosistemlerin mevsimsel karbon tutma işlevini göstermektedir. Harita ayrıca, insan faaliyetlerinin yoğun olduğu bölgelerdeki yüksek karbondioksit konsantrasyonlarını da yansıtmaktadır.

Küresel karbon akışı veri seti

△Çin'in karbon uydusu (TanSat) tarafından izlenen küresel karbon kaynakları ve yutaklarının şematik diyagramı

15 Ağustos 2021'de, Çin Bilimler Akademisi Atmosfer Fiziği Enstitüsü ve diğer kurumlardan araştırmacılar, ülkemizin ilk küresel karbondioksit izleme bilimsel deney uydusu olan Çin Karbon Uydusu'ndan ilk küresel karbon akışı veri setini elde etmek için gelişmiş bir karbon akışı hesaplama sistemi kullandılar. Bu, ülkemizin küresel karbon dengesinin mekansal nicel izleme yeteneğine sahip olduğunu gösteren ve Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden sonra bu teknolojiye sahip üçüncü ülke olmasını sağlayan bir dönüm noktasıdır.

Küresel envanter, karbondioksit emisyon azaltımı ve karbon tutma gibi eylemlerin iklim değişikliği eğilimleri üzerindeki etkisini anlamaya yardımcı olur ve uydu uzaktan algılama, küresel, birleşik ve tarafsız karbon muhasebesinde önemli bir rol oynayacaktır.

Çin'in karbon uydusu, ülkenin ilk nesil özel sera gazı izleme uydusu ve Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden sonra üçüncü küresel "karbon tespit" uydusudur. Başarılı geliştirilmesi, sıfırdan yüksek hassasiyetli uzay tabanlı sera gazı izleme olanağı sağlamıştır. Yörüngede istikrarlı bir şekilde çalışması, ülkemizin sera gazı tespit yeteneklerindeki teknolojik açığı kapatacaktır. Elde ettiği başarılar, ülkemizin küresel ısınmanın değişen modellerini ve küresel karbon emisyonlarının dağılımını anlaması ve küresel iklim değişikliğiyle mücadelede ülkemizin uluslararası sesini güçlendirmesi açısından büyük önem taşımaktadır.
Gelecekte, karbon uyduları üzerindeki araştırma sonuçlarına dayanarak, ülkemiz küresel ve ulusal ikili karbon hedeflerinin gerçekleştirilmesine hizmet edecek yeni nesil sera gazı izleme uyduları geliştirecektir.

(Bu makaledeki bazı içerikler internetten alınmıştır. Herhangi bir telif hakkı ihlali söz konusuysa, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.)