Los datos satelitales de alta resolución del Observatorio Orbital de Carbono-2 de la NASA están revelando las formas sutiles en que el carbono une todo en la Tierra:el océano, tierra, atmósfera, ecosistemas terrestres y actividades humanas. Los científicos que utilizan los primeros dos años y medio de datos de OCO-2 han publicado una colección especial de cinco artículos hoy en la revista. Ciencias que demuestra la amplitud de esta investigación.

Además de mostrar cómo la sequía y el calor en los bosques tropicales afectaron los niveles globales de dióxido de carbono durante El Niño 2015-16, otros resultados de estos artículos se centran en la liberación y absorción de carbono en los océanos, emisiones urbanas y una nueva forma de estudiar la fotosíntesis. Un artículo final de la científica adjunta del proyecto OCO-2 Annmarie Eldering del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y sus colegas ofrecen una descripción general del estado de la ciencia OCO-2.

Emisiones de ciudades y volcanes individuales visibles desde el espacio

Más del 70 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono de las actividades humanas proviene de las ciudades, pero debido a que el gas se mezcla rápidamente con la atmósfera, Las emisiones urbanas son difíciles de aislar y analizar. Florian Schwandner de JPL y sus colegas utilizaron observaciones de OCO-2 para detectar cómo varían las emisiones de dióxido de carbono alrededor de ciudades individuales; la primera vez que esto se ha hecho con datos recopilados en solo unos minutos desde el espacio. Sobre Los Ángeles y sus alrededores, pudieron detectar diferencias tan pequeñas como el 1 por ciento de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico total dentro de la columna de aire debajo del satélite.

Las mediciones de OCO-2 en Los Ángeles fueron lo suficientemente detalladas como para capturar las diferencias en las concentraciones dentro de la ciudad como resultado de fuentes localizadas. También rastrearon la disminución de las concentraciones de dióxido de carbono a medida que la nave espacial pasaba de la concurrida ciudad a los suburbios y al desierto escasamente poblado del norte.

La órbita de OCO-2 también le permitió observar señales significativas de dióxido de carbono de columnas aisladas de tres volcanes en la nación insular del Pacífico de Vanuatu. Una órbita directamente a favor del viento del monte Yasur, que ha estado en erupción persistentemente desde al menos el 1700, produjo una cadena estrecha de dióxido de carbono que era aproximadamente 3,4 partes por millón más alta que los niveles de fondo, lo que es consistente con las emisiones de 41,6 kilotones de dióxido de carbono al día. Esta es una valiosa cuantificación de las emisiones volcánicas, que son pequeñas en comparación con las emisiones humanas promedio de alrededor de 100, 000 kilotones por día.

El Niño suprimió la liberación de carbono en los océanos tropicales

Abhishek Chatterjee del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y sus colegas estudiaron cómo el gran El Niño de 2015-16 afectó al dióxido de carbono sobre el Océano Pacífico tropical.

Esta región oceánica suele ser una fuente de dióxido de carbono a la atmósfera. Como parte de la circulación oceánica global, frío, pozos de agua rica en dióxido de carbono hasta la superficie en esta región, y el dióxido de carbono extra se libera a la atmósfera. Debido a que los eventos de El Niño suprimen este afloramiento, los científicos han conjeturado que reduce las emisiones de dióxido de carbono del océano y, por lo tanto, provoca una desaceleración en la tasa de crecimiento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera. Sin embargo, hasta OCO-2, no ha habido observaciones atmosféricas adecuadas sobre el remoto Pacífico tropical para confirmar esta teoría.

Los datos de OCO-2 muestran que en los primeros meses de El Niño 2015-16, la tasa de dióxido de carbono liberado desde el Pacífico tropical a la atmósfera disminuyó entre un 26 y un 54 por ciento. Eso se traduce en una reducción a corto plazo de 0,4 a 0,5 partes por millón en la concentración atmosférica, o cerca del 0,1 por ciento del dióxido de carbono atmosférico total.

Un cambio de una décima parte del uno por ciento en el dióxido de carbono puede parecer insignificante, pero ocurrió en una región del Océano Pacífico del tamaño de todo el continente de Australia. Esta reducción en las emisiones de dióxido de carbono durante unos meses fue lo suficientemente fuerte como para que pudiera ser observada por OCO-2 y el Sistema de Observación del Pacífico Tropical de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de boyas. que miden directamente las concentraciones de dióxido de carbono en la superficie del océano. El repunte récord en el dióxido de carbono atmosférico que se produjo en 2015 y 2016 habría sido aún mayor sin esta disminución en las emisiones del Océano Pacífico tropical.

Con OCO-2, los científicos pueden observar estos pequeños cambios por primera vez, un primer paso hacia la comprensión de la sensibilidad del ciclo del carbono a las variaciones climáticas en una escala de años a décadas.

Una nueva forma de medir la fotosíntesis

Además del dióxido de carbono, Los espectrómetros de alta resolución de OCO-2 pueden observar la fluorescencia inducida por el sol, o SIF. Esta radiación emitida por moléculas de clorofila en plantas, indica que se está produciendo la fotosíntesis. SIF proporciona información valiosa sobre la fotosíntesis global porque captura la fotosíntesis durante la temporada de crecimiento y también su desaceleración. por ejemplo, sobre bosques siempre verdes en invierno, cuando los árboles mantienen la clorofila pero dejan de absorber dióxido de carbono de la atmósfera.

Ying Sun de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, y colegas informan sobre las mediciones de SIF únicas de OCO-2, que proporcionan una resolución espacial mucho más alta que cualquier sistema anterior. La resolución mejorada permitió a los científicos realizar la primera validación de SIF a partir de observaciones aéreas simultáneas.

La "huella" de imagen más pequeña de OCO-2 en la Tierra permitió a los investigadores hacer una comparación más directa de las mediciones satelitales con mediciones terrestres de los flujos de dióxido de carbono entre las plantas y el aire. Encontraron una relación consistente entre SIF y la absorción de dióxido de carbono en plantas en diferentes tipos de ecosistemas. Este hallazgo establece la dirección para estudios en profundidad que pueden iluminar aún más la relación entre SIF y la fotosíntesis global.