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旧金山—轨道碳观测站，或 OCO，旨在从今年开始监测地球大气中二氧化碳的运动，但相反，由于发射故障，它于二月份坠入海洋。 现在，另一颗 NASA 探测器上的仪器使研究人员能够绘制大气 CO2 地图，并揭示其全球分布出人意料地不均匀，区域差异高达 5%。
一个科学家团队于周二在美国地球物理联合会的会议上展示了新的 CO2 数据——由搭载在 NASA Aqua 探测器上的大气红外探测器 (AIRS) 提供。 该团队的地图 显示了对流层中部（或地球表面以上 5 至 12 公里之间）全球 CO2 浓度的逐日演变。 数据涵盖了从 2002 年（Aqua 发射年份）至今的七年。
“与普遍的看法相反，CO2 在对流层中部混合得并不均匀，”AIRS 的首席科学家、NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的穆斯塔法·沙欣在新闻发布会上说。 在展示 CO2 浓度随时间变化的动画时，沙欣还指出，北半球的全球浓度较高，那里产生了大部分气体。“南半球是一个净汇——有些人称之为北半球 CO2 的‘垃圾场’，”沙欣说。
JPL 的大卫·克里斯普（OCO 的首席科学家）说，这些数据尤其令人感兴趣，因为对流层中部正是 CO2 阻止地球热辐射逸出到太空（地球主要的自我冷却机制）的层。“在 AIRS 测量的光谱中，你可以直接看到温室效应的测量结果，”他补充道。
平均而言，今天的全球大气 CO2 浓度约为百万分之 380 (ppm)，但 AIRS 显示，不同区域之间的浓度差异可能高达 20 ppm。 作为比较，地球大气中的平均 CO2 浓度每年上升约 2 ppm。 新数据将帮助研究人员了解和预测区域变暖对整体温室效应的影响，尽管克里斯普指出，云和水蒸气的变化比 CO2 浓度更为显着，因此可能对气候产生更强的局部影响。
沙欣说，气候研究人员最重要的难题之一是了解 CO2 汇。“我们每年排放 80 亿吨 CO2，”沙欣说。“一半留在大气中。 另一半去了哪里？”
克里斯普同意：“如果存在吸收 CO2 的自然过程，”他说，“找出这些过程并且不破坏它们将是一个好主意。” 他指出，追踪碳源和碳汇对于任何未来的全球总量管制和交易计划也至关重要。
据 NASA 戈达德太空飞行中心在马里兰州格林贝尔特的 AIRS 团队成员乔尔·萨斯金德称，仅仅在两年前，该团队才确信他们可以处理数据并从中提取足够的光谱信息以生成 CO2 地图。 AIRS 主要旨在通过绘制全球范围内的湿度和温度图以及预测飓风等极端事件来研究天气：JPL 水文学家埃里克·费泽在新闻发布会上指出，AIRS 关于水蒸气和温度的数据现在可以用于预测热带气旋将在哪里登陆。
除了对天气的影响外，大气中的水蒸气负荷也被认为会放大 CO2 的全球变暖效应，部分原因是变暖导致更多蒸发，而水蒸气是温室效应的重要贡献者。
德克萨斯 A&M 大学大气科学系的安德鲁·德斯勒在新闻发布会上表示，部分由于 AIRS，水蒸气的变暖反馈“不再是一个很大的不确定性”。 德斯勒和他的合作者通过观察 2007 年厄尔尼诺事件和 2008 年拉尼娜事件之间的温度变化来测试这种反馈的理论模型——当时全球平均温度变化几乎与 20 世纪全球变暖的总温度变化一样多。 因此，他说，他们将厄尔尼诺现象用作“气候变化的代表”。 “这些模型在预测水蒸气如何对变暖做出反应方面做得非常出色。”
除了水蒸气和 CO2 之外，AIRS 还绘制了其他温室气体，如甲烷、臭氧和一氧化碳。 例如，该仪器探测到今年夏天车站大火期间从南加州涌出的一氧化碳羽流。 大火烧毁了数千英亩土地，并威胁到帕萨迪纳的 JPL 总部。
OCO 旨在根据气体反射回太空的太阳辐射量来测量 CO2 浓度，而 AIRS 则通过气体发射特定波长的红外辐射来检测 CO2。 由于它们的技术差异，OCO 本来能够绘制较低海拔地区的 CO2 地图，从而更精确地查明源和汇的位置。 克里斯普说，他和他的团队正在拼命工作，争取在三年内将 OCO 替代探测器送入轨道。 上周，国会在 NASA 2010 年预算中拨出 5000 万美元用于重启该任务。