A szén körforgása az űrből
(Rovat: Környezetünk védelme - 2007.06.01 08:49.)

A Földön levő szén globális körforgásának megértése a klímaváltozás kutatásának egyik kulcskérdése. Az űrszközök ebben is segítenek.

A klímaváltozás problémája egyre inkább politikai megoldásért kiált, mégis sok esetben ma még elégtelen a tudásunk például arról, hogy pontosan hogyan működik a szénciklus a Földön. Az ESA áprilisi Envisat szimpóziumán számos előadás foglalkozott a témával.

A szénatomok teljes száma a Földön gyakorlatilag állandó, csak a megjelenési formájuk változik. Folyamatosan cserélődnek az óceán, a légkör, a talaj és a bioszféra között – ezt nevezzük körforgásnak. Az emberi tevékenység nyomán növekszik a légköri szén-dioxid mennyisége, hiszen fosszilis tüzelőanyagokat égetünk, erdőket irtunk. Tény, hogy napjainkban a szén-dioxid koncentrációja a légkörben magasabb, mint az elmúlt félmillió évben bármikor. Műholdas mérésekkel megprópálhatjuk azonosítani a sok szén-dioxididot kibocsátó, illetve az üvegházhatású gázt elnyelő helyeket a Földön.

Tudvalevő, hogy a növények a fotoszintézis során megkötik a szén-dioxidot, s a szenet szöveteikben elraktározzák. Egy kutatócsoport az Envisat MERIS műszere felvételeinek elemezéséből kiindulva kidolgozott egy eljárást, amellyel a fotoszintézis aktivitását lehet követni a földfelszínen. A napsugárzás bejövő energiájának az a hányada, amelyet a növényzet ténylegesen felhasznál a fotoszintézishez, nagyon fontos mérési adat a klímakutatók számára. A MERIS különböző hullámhosszakon készített felvételeinek alapján egy e célra kidolgozott algoritmus segítségével napi rendszerességgel következtetni lehet erre az értékre. Még arra sincs szükség, hogy a felszín növényi borításáról előzetes információnk legyen. A módszer alkalmas arra is, hogy korábbi, már nem működő műholdak archív felvételeit utólag elemezzék, értékes információt nyerve az időközben bekövetkezett változásokról, a trendekről.

A növényi fotoszintézis aktivitása Európában, 2005 májusában. (Kép: N. Gobron, EC-JRC)

A fitoplankton mikroszkopikus tengeri növények összessége, amelyek a víz felszínén vagy annak közelében lebegve ugyanúgy megkötik a légköri szén-dioxidot, mint szárazföldi „rokonaik”. Az egyenként nagyon kicsi élőlények összességében jelentős tömeget képviselnek, és az űrből is jól láthatóan megfestik az óceán vizét. Ez lehetőséget ad arra, hogy viselkedésüket távérzékelési módszerekkel követhessék. Erre az Envisattal is mód nyílik.

Egy másik érdekes kutatási programban az Envisat SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) műszerét használták arra, hogy a CO₂ és az oxigén (O₂) oszlopsűrűségét mérjék a légkörben. Ez az első olyan, az űrbe telepített érzékelő, amely az alatta levő légoszlopban nagy pontossággal meg tudja mérni egyes üvegházhatású gázok mennyiségét, a légkörben elnyelt napfény színképének elemzésével.

A 2003-2005 között végzett mérések során az egységnyi alapterületű légoszlopban levő szén-dioxid-molekulák száma mellett az oxigén-molekulákét is meghatározták. A két térkép, mint az az alábbi ábrán is látszik, igencsak hasonló. Ugyanakkor tüzetesebben megvizsgálva a területi eloszlásokat, vannak eltérések, amik éppen a szén-dioxidot kibocsátó vagy épp elnyelő területekre utalnak.

Az oxigén (fent) és a szén-dixid (lent) molekuláinak száma egy négyzetcentiméternyi alapterületű függőleges légoszlopban. A skálákon a számok természetesen nem azonosak, de a színekkel jelzett eloszlások hasonlók. (Kép: M. Buchwitz, IUP/IFE, Univ. Bremen)

A SCIAMACHY szenzor méréseiből egy másik kutatócsoport kimutatta, hogyan „lélegzik” a Föld, vagyis a növények mikor milyen mennyiségben kötik meg a szén-dioxidot. Az alábbi képpár az északi féltekén egy nyári és egy őszi időszakot jellemez. Ezzel az új eszközzel nyomon lehet követni például a Föld „tüdejének”, a trópusi esőerdőknek a viselkedését is.

A szén-dioxid mennyisége 2003-ban Észak-Amerika, Európa és Szibéria fölött. A zöld szín normális, a kék alacsony értékeket jelöl. (Kép: P. Monks, Univ. of Leicester)