كشفت دراسة جديدة نشرت في مجلة الاستشعار عن بعد أن أنظمة الأقمار الصناعية الحالية تقلل من تقدير إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من محطات الطاقة الحرارية في الولايات المتحدة بنسبة 70٪ (± 12٪).
وتسلط الدراسة، التي أجراها علماء من معهد أبحاث معلومات الفضاء الجوي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، الضوء على فجوات مهمة في تكنولوجيا الاستشعار عن بعد، بما في ذلك الدقة المكانية الخشنة (1.29 × 2.25 كيلومتر مربع لقمر Orbiting Carbon Observatory-2، أو OCO-2؛ 1.6 × 2.2 كيلومتر مربع لـ OCO-3)، والدقة المحدودة (حوالي 1 جزء في المليون)، ودورات إعادة الزيارة غير المتكررة (كل 16 يومًا).
أقمار الجيل القادم
ومع ذلك، تشير هذه الدراسة إلى أن أقمار الجيل القادم – المصممة بدقة 0.5 كيلومتر، ودقة لا تقل عن 0.7 جزء في المليون، وقدرات رصد يومية – يمكن أن تقلل الأخطاء إلى أقل من 20%.
ومن شأن هذا التقدم أن يعزز بشكل كبير المساءلة العالمية بشأن انبعاثات الكربون.
ساهم توليد الطاقة الحرارية بنسبة 46% من الزيادة العالمية في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عام 2021، مما يؤكد دوره المحوري في العمل المناخي.
في حين أن الأنظمة الأرضية، مثل بيانات برنامج أسواق الهواء النظيف (CAMPD) التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية، توفر بيانات دقيقة عن الانبعاثات كل ساعة، إلا أنها تفتقر إلى قابلية التوسع العالمي.
تواجه الأقمار الصناعية الحالية، بما في ذلك قمرا ناسا OCO-2 وOCO-3، صعوبة في رصد المنشآت الصغيرة، التي تُشكل 94% من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم (أقل من 900 ميجاوات) و97% من محطات الطاقة التي تعمل بالغاز (أقل من 600 ميجاوات).
التقاط 29% فقط
حللت الدراسة بيانات من 1060 محطة طاقة أمريكية باستخدام بيانات الأقمار الصناعية لعام 2021، ووجدت أن الأنظمة الحالية لم تلتقط سوى 29% (±12%) من إجمالي الانبعاثات، ومعظمها من المنشآت الأكبر حجمًا.
باستخدام النمذجة الحاسوبية، أثبت الباحثون أن تحسين دقة الأقمار الصناعية إلى 0.5 جزء في المليون يمكن أن يزيد معدلات الكشف إلى 48% من إجمالي الانبعاثات.
ومن خلال الجمع بين دقة مكانية تبلغ 0.5 كيلومتر، ودقة 0.7 جزء في المليون، وبيانات العبور اليومية، أمكن تقليل الأخطاء الإجمالية إلى أقل من 20%.
استخدم الباحثون نماذج جاوسية لأعمدة الدخان وبيانات الأرصاد الجوية عالية الدقة من ERA5-Land لمراعاة التباين الزمني في عمليات المصنع والتداخل الجوي، مما أدى إلى تحسين تقديرات الانبعاثات.
بعثة كوبرنيكوس لرصد ثاني أكسيد الكربون
قيّمت الدراسة أيضًا البعثات القادمة، مثل بعثة كوبرنيكوس لرصد ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية (CO2M) التابعة للاتحاد الأوروبي، والمقرر إطلاقها عام 2025 بدقة 0.7 جزء في المليون، ودقة 4 كيلومترات مربعة، وفترات إعادة زيارة مدتها 5 أيام، بالإضافة إلى القمر الصناعي الصيني TanSat-2، المصمم بدقة جزء في المليون واحد وتغطية عالمية يومية.
تستطيع هذه الأنظمة الجديدة رصد 52% و44% من إجمالي انبعاثات محطات الطاقة الأمريكية، على التوالي، مما يمثل تحسنًا كبيرًا مقارنةً بالقدرات الحالية.
تُعدّ جرد الانبعاثات الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية لعملية التقييم العالمي لاتفاقية باريس، التي تقيس التقدم المحرز نحو الحد من الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية.
وصرح الدكتور تشنج تيانهاي، المؤلف المشارك للدراسة، قائلاً: “توفر الأقمار الصناعية الحالية بيانات غير كاملة، مما يُقوّض الالتزامات المناخية. ويمكن لأنظمة الجيل التالي سدّ هذه الفجوات، مما يجعل الانبعاثات قابلة للقياس والتنفيذ”.
