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Red de observación de la columna de carbono total

La Red de Observación de la Columna de Carbono Total ( TCCON ) es una red global de instrumentos que miden la cantidad de dióxido de carbono , metano , monóxido de carbono , óxido nitroso y otros gases traza en la atmósfera de la Tierra . La TCCON ( /ˈt iː k ɒ n / TEE - kon ) comenzó en 2004 con la instalación del primer instrumento en Park Falls, Wisconsin, EE. UU., y desde entonces ha crecido a 23 instrumentos operativos en todo el mundo, con 7 sitios anteriores. [1]

El TCCON está diseñado para investigar varias cosas, incluido el flujo de carbono entre la atmósfera, la tierra y el océano (el llamado presupuesto de carbono o ciclo del carbono ). Esto se logra midiendo la masa atmosférica de carbono (la fracción transportada por el aire ). Las mediciones del TCCON han mejorado la comprensión de la comunidad científica sobre el ciclo del carbono [ 2] [3] y las emisiones de gases de efecto invernadero urbanas [4] .

El TCCON apoya varios instrumentos satelitales al proporcionar una medición independiente para comparar (o validar) las mediciones satelitales de la atmósfera sobre las ubicaciones del sitio TCCON. [5] [6] El TCCON proporciona el conjunto de datos de validación de medición principal para la misión Orbiting Carbon Observatory (OCO-2) , [7] y se ha utilizado para validar otras mediciones espaciales de dióxido de carbono .

Historia

El TCCON se estableció en parte debido a errores de modelado entre la eficiencia de mezcla entre la PBL y la troposfera libre . [2] Debido a que las mediciones de TCCON son de toda la columna de atmósfera sobre un sitio (la PBL y la troposfera libre se miden simultáneamente), las mediciones son una mejora con respecto a las mediciones tradicionales in situ cerca de la superficie en este sentido. TCCON ha mejorado las mediciones del gradiente de masa de CO 2 entre los hemisferios norte y sur.

La primera reunión anual de TCCON se celebró en San Francisco, California, en 2005. Todos los años se celebra una reunión en una ubicación que rota entre América del Norte, el Pacífico occidental y Europa, organizada por una institución participante. En 2015, la reunión se celebró en la Universidad de Toronto . [8]

Técnica de medición

El instrumento principal en cada sitio TCCON es un espectrómetro de transformada de Fourier Bruker IFS 125HR (HR para alta resolución, ~0,02 cm −1 ) u ocasionalmente 120HR . La luz solar se dirige al espectrómetro mediante espejos de seguimiento solar y otras ópticas. Los espectrómetros miden la absorción de la luz solar directa por los gases traza atmosféricos principalmente en la región del infrarrojo cercano. Esta técnica de teledetección produce una medición precisa y exacta de la abundancia total de la columna del gas traza . La principal limitación de esta técnica es que las mediciones no se pueden registrar cuando no hay sol (es decir, no hay mediciones disponibles durante la noche o cuando hay una gran nubosidad). [9]

Sitios e instituciones participantes

Los sitios actuales de TCCON se encuentran en Estados Unidos , China , Canadá , Alemania , Polonia , Francia , Japón , Australia , Nueva Zelanda , Corea del Sur , Reunión y la Isla Ascensión . [1] Un sitio anterior estaba en Brasil . Los sitios pueden cambiar cuando un instrumento necesita ser trasladado a una nueva ubicación.

Los miembros de TCCON colaboran desde una variedad de instituciones diferentes. En América del Norte, algunas de estas incluyen Caltech , JPL , Los Alamos National Laboratory , NASA Ames y la Universidad de Toronto . En Europa, algunas de estas incluyen el Instituto Tecnológico de Karlsruhe , el Instituto Max Planck de Biogeoquímica , la Universidad de Bremen , la Agencia Estatal de Meteorología , el Real Instituto Belga de Aeronomía Espacial, el Instituto Meteorológico Finlandés y la Universidad Pierre y Marie Curie . En el Pacífico occidental, algunas de estas incluyen la Universidad de Wollongong , el Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera , el Instituto Nacional de Estudios Ambientales , JAXA y el Instituto Nacional de Investigación Meteorológica de la República de Corea.

Los nuevos sitios se admiten en la red cuando los investigadores del sitio demuestran el hardware requerido y la capacidad de procesamiento de datos. La uniformidad se mantiene en toda la red mediante el uso del mismo modelo FTS y el mismo software de recuperación. GGG es el software del TCCON. [1] Incluye las subrutinas de ajuste espectral FFT I2S (interferograma a espectro) y GFIT. GFIT también es el algoritmo de ajuste que se utilizó para ATMOS que voló en el transbordador espacial [ 10] y se utiliza para el ajuste espectral de espectros obtenidos por un espectrómetro transportado en globo . [11]

Mapa

La Red de Observación de la Columna de Carbono Total se encuentra en la Tierra
Anmyeondo, Corea
Isla Ascensión
Bialystok, Polonia
Nicosia, Chipre
Bremen, Alemania
es
Pasadena, California
ci
Darwin, Australia
Edwards, California
df
Eureka, California
Cuatro Esquinas, Estados Unidos
Garmisch, Alemania
gm
Izana
Karlsruhe, Alemania
que
Lamont, Oklahoma
jefe
Lauder, Nueva Zelanda
Ny-Ålesund, Noruega
Orleans, Francia
o
París, Francia
Pr
Cataratas del parque, Wisconsin
Isla Reunión
Rikubetsu, Japón
Saga, Japón
Saga
Sodankylä, Finlandia
Tsukuba, Japón
Wollongong, Australia
Indianápolis, Indiana
si
Manaus, Brasil
Piso de Poker, Alaska
Lago East Trout, Canadá
Oxfordshire, Inglaterra
Burgos, Filipinas
Hefei, China
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Sitios TCCON en todo el mundo, a enero de 2020. [8]  verde = datos activos y públicos disponibles, cian = activo y sin datos públicos aún, blanco=datos antiguos y públicos, amarillo = sitio futuro potencial

Aspectos destacados del uso de datos

Los datos de cada sitio son procesados ​​por los investigadores a cargo de ese sitio en particular. Las abundancias atmosféricas de gases se cargan y guardan en formatos uniformes y los datos se alojan en Caltech con la Biblioteca de Caltech y están disponibles en http://tccondata.org. Los datos se ponen a disposición del público siempre que se respete la licencia de datos. [12]

Los datos se han utilizado para diversos análisis, algunos de los cuales incluyen:

Soporte satelital

Las misiones satelitales apoyadas por el TCCON incluyen el Satélite de Observación de Gases de Efecto Invernadero (GOSAT) , [23] [24] [25] SCIAMACHY , [26] y el Observatorio Orbital de Carbono-2 (OCO-2) . [7]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Wunch, D.; Toon, GC; Sherlock, V.; Deutscher, NM; Liu, X.; Feist, DG; Wennberg, PO (2015). Versión de datos GGG2014 de la Red de Observación de la Columna de Carbono Total (PDF) . Oak Ridge, Tennessee, EE. UU.: Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono, Laboratorio Nacional de Oak Ridge. doi :10.14291/tccon.ggg2014.documentation.R0/1221662 . Consultado el 12 de mayo de 2016 .
  2. ^ ab Yang, Z., RA Washenfelder, G. Keppel-Aleks, NY Krakauer, JT Randerson, PP Tans, C. Sweeney y PO Wennberg (2007), Nuevas restricciones en el flujo neto de la temporada de crecimiento del hemisferio norte, Geophysical Research Letters, 34(12), 1-6, doi :10.1029/2007GL029742. Disponible en: http://www.agu.org/pubs/crossref/2007/2007GL029742.shtml
  3. ^ Chevallier, F. et al. (2011), Flujos globales de CO2 inferidos a partir de mediciones de muestras de aire de superficie y de recuperaciones de TCCON de la columna total de CO2, Geophysical Research Letters, 38(24), 1-5, doi :10.1029/2011GL049899. Disponible en: http://www.agu.org/pubs/crossref/201...GL049899.shtml
  4. ^ Verificación de las emisiones de gases de efecto invernadero: métodos para respaldar los acuerdos climáticos internacionales, http://www.nap.edu/catalog/12883.html
  5. ^ "Acerca de GOSAT - Proyecto GOSAT". www.gosat.nies.go.jp . Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2008.
  6. ^ Boland, S. et al. (2009), La necesidad de mediciones de dióxido de carbono atmosférico desde el espacio: contribuciones de un re-vuelo rápido del Observatorio de Carbono en órbita, http://www.nasa.gov/pdf/363474main_OCO_Reflight.pdf
  7. ^ desde NASA.gov
  8. ^ Página web de TCCON, https://tccon-wiki.caltech.edu/Sites, consultado el 6 de febrero de 2016
  9. ^ Wunch, D., GC Toon, J.-FL Blavier, RA Washenfelder, J. Notholt, BJ Connor, DWT Griffith, V. Sherlock y PO Wennberg (2011), La red de observación de la columna de carbono total, Philosophical Transactions of the Royal Society - Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 369(1943), 2087-2112, doi :10.1098/rsta.2010.0240. Disponible en: http://rsta.royalsocietypublishing.o.../2087.full.pdf
  10. ^ Página web ATMOS de la NASA del JPL, http://remus.jpl.nasa.gov/atmos/onshuttle.html, consultado el 6 de febrero de 2016
  11. ^ Página web del interferómetro MkIV del JPL de la NASA https://airbornescience.nasa.gov/instrument/MkIV, consultado el 6 de febrero de 2016
  12. ^ Página web sobre la política de uso de datos de TCCON https://tccon-wiki.caltech.edu/Network_Policy/Data_Use_Policy, consultado el 6 de febrero de 2016
  13. ^ Wunch, D., PO Wennberg, GC Toon, G. Keppel-Aleks y YG Yavin (2009), Emisiones de gases de efecto invernadero de una megaciudad de América del Norte, Geophys. Res. Lett., 36, L15810, doi:10.1029/2009GL039825.
  14. ^ Deutscher, NM, Sherlock, V., Mikaloff Fletcher, SE, Griffith, DWT, Notholt, J., Macatangay, R., Connor, BJ, Robinson, J., Shiona, H., Velazco, VA, Wang, Y., Wennberg, PO y Wunch, D.: Factores que influyen en la variabilidad del CO2 promedio en columnas en los sitios de la Red de Observación de Columnas de Carbono Total del Hemisferio Sur, Atmos. Chem. Phys., 14, 9883-9901, doi:10.5194/acp-14-9883-2014, 2014.
  15. ^ Messerschmidt, J., Parazoo, N., Wunch, D., Deutscher, NM, Roehl, C., Warneke, T. y Wennberg, PO: Evaluación de estimaciones del intercambio estacional atmósfera-biosfera con mediciones TCCON, Atmos. Chem. Phys., 13, 5103-5115, doi:10.5194/acp-13-5103-2013, 2013.
  16. ^ Wunch, D., et al.: Un método para evaluar el sesgo en las mediciones globales de columnas totales de CO2 desde el espacio, Atmos. Chem. Phys., 11, 12317-12337, doi:10.5194/acp-11-12317-2011, 2011.
  17. ^ Dils, B., Buchwitz, M., Reuter, M., Schneising, O., Boesch, H., Parker, R., Guerlet, S., Aben, I., Blumenstock, T., Burrows, JP, Butz, A., Deutscher, NM, Frankenberg, C., Hase, F., Hasekamp, ​​OP, Heymann, J., De Mazière, M. , Notholt, J., Sussmann, R., Warneke, T., Griffith, D., Sherlock, V. y Wunch, D.: La Iniciativa de Cambio Climático de Gases de Efecto Invernadero (GHG-CCI): validación comparativa de los productos de algoritmos de recuperación de CO2 y CH4 de GHG-CCI SCIAMACHY/ENVISAT y TANSO-FTS/GOSAT con mediciones de TCCON, Atmos. Meas. Tech., 7, 1723-1744, doi:10.5194/amt-7-1723-2014, 2014.
  18. ^ M. Buchwitz et al.: Iniciativa sobre cambio climático y gases de efecto invernadero (GHG-CCI): comparación y evaluación de la calidad de conjuntos de datos globales de CO2 y CH4 derivados de satélites sensibles a la superficie cercana., Remote Sens. Environ., 162, 344-362, doi:10.1016/j.rse.2013.04.024, 2015.
  19. ^ Gisi, M., Hase, F., Dohe, S., Blumenstock, T., Simon, A. y Keens, A.: Mediciones de XCO2 con un FTS de sobremesa utilizando espectroscopia de absorción solar, Atmos. Meas. Tech., 5, 2969-2980, doi:10.5194/amt-5-2969-2012, 2012.
  20. ^ Petri, C., Warneke, T., Jones, N., Ridder, T., Messerschmidt, J., Weinzierl, T., Geibel, M. y Notholt, J.: Teledetección de CO2 y CH4 mediante espectrometría de absorción solar con un espectrómetro de baja resolución, Atmos. Meas. Tech., 5, 1627-1635, doi:10.5194/amt-5-1627-2012, 2012.
  21. ^ Wunch, D., Wennberg, PO, Messerschmidt, J., Parazoo, NC, Toon, GC, Deutscher, NM, Keppel-Aleks, G., Roehl, CM, Randerson, JT, Warneke, T. y Notholt, J.: La covariación del CO2 del verano en el hemisferio norte con la temperatura superficial en las regiones boreales, Atmos. Chem. Phys., 13, 9447-9459, doi:10.5194/acp-13-9447-2013, 2013.
  22. ^ Rodica Lindenmaier, Manvendra K. Dubey, Bradley G. Henderson, Zachary T. Butterfield, Jay R. Herman, Thom Rahn y Sang-Hyun Lee. Observaciones multiescala de CO2, 13CO2 y contaminantes en Four Corners para verificación y atribución de emisiones. PNAS 2014 111 (23) 8386-8391; publicado antes de la edición impresa el 19 de mayo de 2014, doi:10.1073/pnas.1321883111
  23. ^ Crisp, D. et al.: El algoritmo de recuperación de XCO2 de ACOS, Parte 2: Caracterización de datos globales de XCO2, Atmos. Meas. Tech. Discuss., 5, 1-60, doi :10.5194/amtd-5-1-2012, 2012, http://www.atmos-meas-tech-discuss.net/5/1/2012/amtd-5-1-2012.html
  24. ^ Butz, A. et al. (2011), Hacia observaciones precisas de CO2 y CH4 desde GOSAT, Geophysical Research Letters, 38(14), 2-7, doi :10.1029/2011GL047888, http://www.agu.org/pubs/crossref/2011/2011GL047888.shtml
  25. ^ Morino, I. et al. (2011), Validación preliminar de las proporciones de mezcla de volumen promediadas en columna de dióxido de carbono y metano recuperadas de los espectros infrarrojos de longitud de onda corta de GOSAT, Atmospheric Measurement Techniques, 4(6), 1061-1076, doi :10.5194/amt-4-1061-2011, http://www.atmos-meas-tech.net/4/1061/2011/
  26. ^ Buchwitz, M. et al. (2006), Gases de carbono atmosférico recuperados de SCIAMACHY por WFM-DOAS: versión 0.5 CO y CH4 e impacto de las mejoras de calibración en la recuperación de CO2, Química y física atmosférica, 6(9), 2727-2751, doi :10.5194/acp-6-2727-2006, http://www.atmos-chem-phys.net/6/2727/2006/

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