Un nuevo proyecto de supercomputadora de la NASA se basa en las mediciones satelitales de dióxido de carbono de la agencia y las combina con un sofisticado modelo del sistema terrestre para proporcionar una de las vistas más realistas hasta ahora de cómo este gas crítico de efecto invernadero se mueve a través de la atmósfera.

Los científicos han rastreado la creciente concentración de dióxido de carbono que atrapa el calor durante décadas utilizando sensores terrestres en algunos lugares. Una visualización de alta resolución del nuevo producto de datos combinados proporciona una perspectiva completamente diferente. La visualización fue generada por la Oficina de Asimilación y Modelado Global en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Cinturón verde, Maryland, utilizando datos del satélite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la agencia, construido y operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California.

La visualización en 3-D revela con asombroso detalle los complejos patrones en los que aumenta el dióxido de carbono en la atmósfera, disminuye y se mueve en todo el mundo durante el período comprendido entre septiembre de 2014 y septiembre de 2015.

El dióxido de carbono atmosférico actúa como termostato de la Tierra. Aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero. debido principalmente a la quema de combustibles fósiles para obtener energía, han impulsado la actual tendencia de calentamiento a largo plazo de la Tierra. La visualización destaca los avances que los científicos están logrando en la comprensión de los procesos que controlan la cantidad de dióxido de carbono emitido que permanece en la atmósfera y el tiempo que permanece allí, cuestiones que en última instancia determinarán el clima futuro de la Tierra.

Los científicos saben que casi la mitad de todas las emisiones causadas por el hombre son absorbidas por la tierra y el océano. El entendimiento actual es que alrededor del 50 por ciento de las emisiones permanecen en la atmósfera, alrededor del 25 por ciento son absorbidos por la vegetación de la tierra, y alrededor del 25 por ciento son absorbidos por el océano. Sin embargo, esos números aparentemente simples dejan a los científicos con preguntas críticas y complejas:¿Qué ecosistemas, especialmente en tierra, ¿Qué cantidades de dióxido de carbono están absorbiendo? Quizás lo más significativo, a medida que las emisiones siguen aumentando, ¿Continuarán la tierra y el océano esta tasa de absorción, o llegar a un punto de saturación?

El nuevo conjunto de datos es un paso hacia la respuesta a esas preguntas, explicó Lesley Ott, un científico del ciclo del carbono en NASA Goddard y miembro del equipo científico OCO-2. Los científicos deben comprender los procesos que impulsan el "flujo de carbono":el intercambio de dióxido de carbono entre la atmósfera, tierra y mar, Dijo Ott.

"No podemos medir el flujo directamente a alta resolución en todo el mundo, ", dijo." Estamos tratando de construir las herramientas necesarias para proporcionar una imagen precisa de lo que está sucediendo en la atmósfera y traducirla en una imagen precisa de lo que está sucediendo con el flujo. Todavía queda un largo camino por recorrer pero este es un paso realmente importante y necesario en esa cadena de descubrimientos sobre el dióxido de carbono ".

OCO-2, lanzado en 2014, es el primer satélite de la NASA diseñado específicamente para medir el dióxido de carbono atmosférico a escalas regionales.

"Desde septiembre de 2014, OCO-2 ha estado devolviendo casi 100, 000 estimaciones de dióxido de carbono en todo el mundo cada día. Las herramientas de modelado como las que están desarrollando nuestros colegas en la Oficina Global de Modelado y Asimilación son fundamentales para analizar e interpretar este conjunto de datos de alta resolución. "dijo David Crisp, Líder del equipo científico OCO-2 en JPL.

La Oficina de Modelado y Asimilación Global (GMAO) ha incluido previamente dióxido de carbono en su modelo del sistema GEOS Earth, que se utiliza para todo tipo de estudios atmosféricos. Este nuevo producto se basa en ese trabajo mediante el uso de la técnica de asimilación de datos para combinar las observaciones de OCO-2 con el modelo. "La asimilación de datos es el proceso de combinar simulaciones de modelos con mediciones del mundo real, con la precisión, resolución y cobertura necesarias para reflejar nuestra mejor comprensión del intercambio de dióxido de carbono entre la superficie y la atmósfera, "explicó Brad Weir, investigador afincado en la GMAO.

La visualización muestra información sobre el dióxido de carbono global que no se había visto antes con tanto detalle:el aumento y la caída del dióxido de carbono en el hemisferio norte durante un año; la influencia de los continentes, las cadenas montañosas y las corrientes oceánicas sobre los patrones climáticos y, por lo tanto, el movimiento del dióxido de carbono; y la influencia regional de la fotosíntesis altamente activa en lugares como el cinturón de maíz de EE. UU.

Si bien las fluctuaciones de dióxido de carbono finamente detalladas son llamativas, también le recuerdan al jefe de la GMAO, Steven Pawson, el progreso que están haciendo los científicos con los modelos informáticos del sistema terrestre. Un paso futuro será integrar un módulo de biología más complejo en el modelo para abordar mejor las cuestiones de la absorción y liberación de dióxido de carbono por los bosques y otros ecosistemas terrestres.

Los resultados resaltados aquí demuestran el valor de las capacidades únicas de la NASA para observar y modelar la Tierra. También enfatizan la colaboración entre los centros de la NASA y el valor de una supercomputación poderosa. La asimilación se creó utilizando un modelo llamado Goddard Earth Observing System Model-Version 5 (GEOS-5), que fue dirigido por el grupo de supercomputadoras Discover en el Centro de Simulación Climática de la NASA de Goddard.

"Nos ha llevado muchos años arreglarlo todo, ", Dijo Pawson." El nivel de detalle incluido en este conjunto de datos nos da mucho optimismo de que nuestros modelos y observaciones están comenzando a dar una visión coherente del ciclo del carbono ".