تُظهر دراسة حالة تشمل أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في أوروبا أن الملاحظات الفضائية يمكن استخدامها لتتبع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون – والتخفيضات – عند المصدر.
مكّن ثنائي من بعثات مراقبة الأرض الباحثين من اكتشاف وتتبع تغيرات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) من منشأة واحدة ، باستخدام خامس أكبر محطة طاقة تعمل بالفحم في العالم كحالة اختبار.
في الدراسة الأخيرة، التي نُشرت في مجلة Frontiers in Remote Sensing، استخدم الباحثون القياسات الفضائية من مرصد الكربون المداري (OCO) التابع لناسا 2 و 3 لتحديد كمية ثاني أكسيد الكربون التي تم تفريغها على بعد مئات الأميال في محطة كهرباء Bełchatów في بولندا، أكبر باعث منفرد في أوروبا.
تغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون
بتحليل أعمدة انبعاث المحطة من عدة جسور تابعة للأقمار الصناعية بين عامي 2017 و 2022، اكتشفوا تغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون التي كانت متوافقة مع التقلبات في الساعة في توليد الكهرباء، أدت عمليات إيقاف تشغيل الوحدات المؤقتة والدائمة (للصيانة أو إيقاف التشغيل) إلى خفض الانبعاثات الإجمالية للمحطة، والتي تمكن الفريق من اكتشافها أيضًا.
تتبع التغيرات في انبعاثات الكربون على الأرض
قال العلماء ، إن النتائج تظهر أنه يمكن استخدام الملاحظات الفضائية لتتبع التغيرات في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على النطاق المحلي.
تم إطلاق OCO-2 في القمر الصناعي التابع لناسا في عام 2014 ، وهو يرسم خرائط لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون الطبيعية والبشرية (البشرية المنشأ) على نطاقات تتراوح من مناطق إلى قارات.
يقوم الجهاز بأخذ عينات من الغاز بشكل غير مباشر عن طريق قياس شدة ضوء الشمس المنعكس عن سطح الأرض وامتصاصه بواسطة ثاني أكسيد الكربون في عمود الهواء من الأرض إلى القمر الصناعي،. يتم ضبط مطياف OCO-2 لاكتشاف البصمة المحددة لغاز ثاني أكسيد الكربون.
تم استخدام المكونات الاحتياطية من تلك المهمة لإنشاء OCO-3، وهي أداة تم إطلاقها في محطة الفضاء الدولية منذ عام 2019، تم تصميم OCO-3 مع وضع رسم الخرائط الذي يمكنه إجراء العديد من الملاحظات الشاملة أثناء مرور المحطة الفضائية فوق منطقة ، مما يسمح للباحثين بإنشاء خرائط مصغرة مفصلة من منطقة اهتمام على مستوى المدينة.
فهم الكثير عن الانبعاثات البشرية
قال أبهيشيك تشاترجي، عالم مشروع مهمة OCO-3 في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا، إنه لم يتم تصميم أي من أدوات OCO تحديدًا للكشف عن الانبعاثات من المرافق الفردية مثل Bełchatów ، لذا فإن النتائج الجديدة “مفاجأة سارة”.
وأضاف: “كمجتمع، نعمل على تحسين الأدوات والتقنيات حتى نتمكن من استخراج المزيد من المعلومات من البيانات أكثر مما خططنا له في الأصل”، “نحن نتعلم أنه يمكننا في الواقع فهم الكثير عن الانبعاثات البشرية أكثر مما كنا نتوقعه سابقًا.”
تتبع الكربون في المستقبل
تمثل الانبعاثات من المنشآت الكبيرة مثل محطات الطاقة والمصافي حوالي نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من الوقود الأحفوري.
تعد محطة كهرباء Bełchatów ، التي تعمل منذ عام 1988 ، أكبر محطة لتوليد الطاقة تعمل بحرق الفحم البني في العالم ، وتبلغ طاقتها المعلن عنها 5،102 ميجاوات. عادة ما يؤدي الليجنيت (الفحم البني) إلى انبعاثات أعلى لكل ميجاواط متولد من أنثراسايت (الفحم الصلب)، وضعت الحكومة البولندية خططًا لإغلاق المصنع بحلول نهاية عام 2036.
حساب كتلة الوقود الأحفوري
أشار راي نصار ، باحث أول في وزارة البيئة وتغير المناخ في كندا والمؤلف الرئيسي للدراسة، إلى أن معظم تقارير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يتم إنشاؤها من التقديرات أو البيانات التي تم جمعها على سطح الأرض.
يقوم الباحثون بحساب كتلة الوقود الأحفوري المشتراة والمستخدمة، ثم يحسبون الانبعاثات المتوقعة ؛ لا يقومون عمومًا بإجراء قياسات فعلية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
وقال نصار : “إن التفاصيل الدقيقة حول متى وأين تحدث الانبعاثات بالضبط غير متوفرة في كثير من الأحيان”، “إن تقديم صورة أكثر تفصيلاً لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يساعد في تتبع فعالية السياسات للحد من الانبعاثات، ويمكن تطبيق نهجنا مع OCO-2 و OCO-3 على المزيد من محطات توليد الطاقة أو تعديله لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المدن أو البلدان”.
بسبب ملاحظات وضع رسم الخرائط لـ OCO-3، يمكن استخدام بيانات ناسا على نطاق أوسع في قياس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من نقطة المصدر في المستقبل، أعلنت وكالة ناسا مؤخرًا أنه سيتم تمديد عمليات البعثة لعدة سنوات أخرى على متن المحطة الفضائية، وستعمل الأداة جنبًا إلى جنب مع مراقب آخر لغازات الاحتباس الحراري على متن المحطة الفضائية، وهو التحقيق في مصدر الغبار المعدني السطحي .
وقال تشاترجي: “من المثير حقًا أن نعتقد أننا سنحصل على خمس إلى ست سنوات أخرى من العمليات مع OCO-3″، “نحن نرى أن إجراء القياسات في الوقت المناسب وبالحجم المناسب أمر بالغ الأهمية”، وأضاف أن OCO-3 يمكن أن يكون بمثابة “مستكشف” لبعثات الأقمار الصناعية من الجيل التالي.
