最近安装在国际空间站（ISS）上的一个仪器正在证明其在发现正在改变地球气候的温室气体羽流方面的能力。
该传感器名为地球表面矿物粉尘源调查（EMIT），于 2022 年夏季运抵空间站。它的主要目的是确定大气中的尘埃如何影响地球气候。但事实证明，这种能力也使 EMIT 能够根据对该仪器最初 30 天的数据分析的新研究，收集到关于先前未知的关键温室气体甲烷和二氧化碳羽流的非常详细的观测数据。科学家们希望，查明排放源的能力可以成为应对气候危机的宝贵工具，正如世界气象组织本周宣布的那样，大气中温室气体浓度达到历史新高。
EMIT 传感器之所以如此有价值，是因为它将飞机安装仪器等技术的精度与卫星的广泛覆盖范围结合在一起。
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犹他大学的大气科学家约翰·林（John Lin）说：“使用以前的许多方法，你可能会大致了解某个区域或城市的情况，但并非总是可以将排放归因于，比如说，这个城市的这个部分、这个发电厂、这个垃圾填埋场。”他没有参与这项周五发表在《科学进展》上的新研究。“这种归因变得非常有用，特别是当我们考虑如何减少这些排放时。”
EMIT 已经在地球上观测了一年多。然而，这些观测优先监测尘埃——因此该仪器迄今为止主要关注北非和中亚等尘土飞扬的地区。作为一项次要任务，温室气体传感总体上处于次要地位；在迄今为止可用于排放工作的时间里，研究小组优先研究甲烷而非二氧化碳，因为据任务人员称，甲烷的来源尚不清楚。美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的地球系统科学家、EMIT 的首席研究员兼新研究的合著者罗伯特·格林（Robert Green）说，如果美国宇航局将这项任务延续到新年及以后，这种情况可能会发生改变。
美国宇航局地球表面矿物粉尘源调查（EMIT）传感器的数据显示，新墨西哥州出现了一条长达两英里的甲烷羽流。图片来源：NASA/JPL-Caltech
但该论文概述了即使在其最初一个月专注于尘埃的观测中，EMIT 也识别出数十种不同的甲烷羽流，以及来自中国两个发电厂和一个沙特阿拉伯垃圾填埋场的二氧化碳排放。
结果并非完全出乎意料——EMIT 团队成员认为他们可以通过该仪器看到温室气体。然而，JPL 的技术专家兼大气科学家、新研究的主要作者安德鲁·索普（Andrew Thorpe）说，即使在其最初的工作中，其性能的质量也令人惊讶。“当我们看到结果时，我们欣喜若狂，我们对仪器的性能感到非常兴奋，”他说。“它超出了我们的预期。”
美国国家海洋和大气管理局全球监测实验室的大气科学家洛里·布鲁维勒（Lori Bruhwiler）说，这些结果使 EMIT 进入了一波寻找温室气体羽流的新一代天基传感器浪潮——包括一家总部位于蒙特利尔的公司 GHGSat 已经发射的卫星，以及非营利组织 Carbon Mapper 和环境国防基金未来的任务，她没有参与这项新的研究。“我们需要尽可能多的数据，”她说，“所以事实上，有多个仪器在上面做这种事情，这是一件好事。”
新工具很重要，因为它们具有高分辨率观测，可以模拟通常由飞机进行的测量质量。但是 EMIT 在国际空间站上的位置使它能够覆盖比任何飞机都大得多的地面。科学家们说，它结合了强大的技术来识别可能很容易解决的排放源——特别是对于管道，其所有者有经济动机来堵塞泄漏。
林说：“如果你真的能专注于正在发生的事情，并从太空进行大范围测量，那么你就可以真正提供大量信息，以发现一些唾手可得的目标，一些我们可以追求的大型排放源。”
尽管新的研究仅涵盖了 30 天的观测，但格林说，EMIT 迄今为止已经观测到 830 多次温室气体羽流。EMIT 团队正在公开张贴其数据，并表示由于其工作，已经采取了一些自愿减排措施——尽管研究人员不会联系他们检测到的羽流的创建者。“科学可以给你这些信息，”布鲁维勒说。“但行动则需要政策和外交。”
在新研究中，研究小组的成员还试图量化他们观察到的排放量。这可以为官员的温室气体排放清单提供信息，这些清单是对排放源和汇的正式统计。（后者包括吸收二氧化碳的树木。）布鲁维勒警告说，这些计算需要详细了解当地的大气条件，这对于天气监测基础设施薄弱的地方来说是不可行的。
即使 EMIT 在温室气体清单方面的能力有限，其数据仍然可以帮助各国实现 2021 年的全球甲烷减排承诺，该承诺旨在到 2030 年将排放量至少减少到 2020 年水平的 30%。甲烷是一种比二氧化碳更强大的温室气体，而且在大气中的寿命也较短，因此使其成为短期行动的有吸引力的目标。林说：“如果我们真的可以减少甲烷排放，我们就可以在未来几十年内减缓变暖速度。”
近 150 个国家和地区签署了甲烷减排承诺。然而，其雄心勃勃的目标将需要世界在减少排放方面取得实际进展——包括难以削减的来源，例如畜牧设施——而不仅仅是修补电力基础设施中的泄漏，布鲁维勒说。“事实是，我们不可能仅凭石油和天然气排放就实现全球甲烷承诺，”她说。“那是唾手可得的目标，我们知道要解决的问题，我们知道我们可以在不付出太多经济代价的情况下解决的问题。但最终，这还不够。”
科学家可以使用更多的工具来识别温室气体羽流，就可以有更多的目标来减少排放——不仅是在甲烷承诺的背景下，而且在联合国制定的气候变化目标方面也是如此。世界机构将于本月晚些时候在阿拉伯联合酋长国举行第 28 届年度气候变化大会，也称为《联合国气候变化框架公约》缔约方会议第 28 届会议（COP28）。在 COP28 上，各国将特别关注二氧化碳排放，这也是 EMIT 团队接下来将要关注的目标。
布鲁维勒说：“最终我们必须解决二氧化碳问题——而且二氧化碳问题正在迅速增长，并且目前没有任何减缓的迹象。”“我们当然应该减少甲烷排放，毫无疑问。我们可以从中受益。但在未来的某个时候，我们将不得不认真地面对二氧化碳问题。”