Seit 2020 haben sich viele Länder zu ihren Plänen für „Carbon Peak und CO2-Neutralität“ bekannt. Die Bewältigung anthropogener Emissionen, insbesondere aus Großindustrien, ist von entscheidender Bedeutung für die Bekämpfung der globalen Erwärmung und die Förderung eines nachhaltigen Wachstums. Allerdings mangelt es den bestehenden Emissionsaufzeichnungen aufgrund begrenzter Kenntnisse über die CO2-Emissionen von Städten und Schlüsselsektoren an Transparenz und Genauigkeit, was zu Unsicherheit im globalen CO2-Budget führt und die Verwaltung von CO2-Assets in allen Branchen behindert.
Um genaue CO2-Emissionsdaten zu gewährleisten, die 2019 erfolgte Verfeinerung der Richtlinien des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) von 2006 für nationale Treibhausgasinventare befürwortet den Einsatz atmosphärischer Messungen und Inversionstechniken zur Validierung und Verbesserung von Emissionsinventaren. Angesichts der Komplexität anthropogener Emissionen ist eine kontinuierliche und qualitativ hochwertige Überwachung der atmosphärischen CO2-Konzentrationen unerlässlich.
Aktuelle Forschungen von Dr. Dongxu Yang und seinem Team vom Carbon Neutral Research Center am Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IAP, CAS) werfen Licht auf das kritische Problem der anthropogenen Kohlendioxidemissionen und deren Auswirkungen auf das Klima der Erde. Sie führten eine Kampagne in Shenzhen (Provinz Guangdong) und Nanning (Autonome Region Guangxi Zhuang) durch, deren Schwerpunkt auf der Überwachung der Treibhausgasemissionen städtischer und lebenswichtiger Sektoren lag.
Im Rahmen dieser Kampagne gründeten sie das Low-Cost UAV Coordinated Carbon Observation Network (LUCCN), das mit Treibhausgassensoren mittlerer Genauigkeit für CO2-Messungen ausgestattet ist. LUCCN kombiniert bodengestützte und UAV-basierte In-situ-Messinstrumente und verbessert so die Erkennungs- und Quantifizierungsfähigkeit von Punktquellenemissionen in drei Dimensionen.
Dr. Yang sagte, dass bestehende und auch in naher Zukunft liegende Satellitenmessungen aufgrund von Wolkenbedeckung, Aerosolen und Wiederholungsmustern die häufigen Überwachungsanforderungen für anthropogene Emissionen nicht erfüllen können. Daher ist die Entwicklung eines anpassungsfähigen Beobachtungsnetzwerks für eine genaue Überwachung und Datenerfassung zu Treibhausgasemissionen von entscheidender Bedeutung.
Nach der Datenerfassung ist die Umwandlung der CO2-Konzentrationsdaten in die Emissionsintensität für die Validierung von Emissionsinventaren unerlässlich.
Die Forschung nutzte die UAV-gemessenen Daten, um den Emissionsfluss mithilfe einer Querschnittsflussmethode (CSF) zu berechnen, was zu einer geringfügigen Überschätzung gegenüber dem Open-Source-Dateninventar für das anthropogene CO2-Inventar führte (ODIAK) aufgrund von Datenbeschränkungen im Zusammenhang mit UAV-In-situ-Messungen. ODIAC ist ein globales hochauflösendes Emissionsdatenprodukt für CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen, das ursprünglich im Rahmen des Greenhouse Gas Observing SATellite (GOSAT)-Projekts am National Institute for Environmental Studies (NIES) in Japan entwickelt wurde. Diese Diskrepanz unterstreicht die aktuelle Herausforderung UAV-basierter Messungen.
Die Studie stellt die Anforderungen und Erfolge von LUCCN vor und liefert Erkenntnisse für die zukünftige quantitative Forschung zu anthropogenen Emissionen. Dennoch müssen die UAV-Probenahmestrategie und die Methoden zur Emissionsschätzung noch weiter untersucht werden.
„Wir entwickeln derzeit eine messungsgestützte Selbstanpassungsnetzwerkstrategie für das LUCCN-System, um die Überwachungseffizienz zu verbessern, und atmosphärische Inversion wird angewendet, um Emissionsschätzungen zu verbessern. Diese Aufgaben sind für die Überwachung anthropogener Emissionen von wesentlicher Bedeutung“, sagte Dr. Yang Dongxu.
Die ersten Ergebnisse der Kampagne werden in veröffentlicht Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften.
Mehr Informationen:
Dongxu Yang et al., Toward Establishing a Low-cost UAV Coordinated Carbon Observation Network (LUCCN): Erste integrierte Kampagne in China, Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften (2023). DOI: 10.1007/s00376-023-3107-5