本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
作者:珍妮弗·穆勒博士,曼彻斯特大学
8月份MAMM飞机活动的最后一天(8月19日)主要是在更靠近家的地方采集甲烷样本,以及实际返回克兰菲尔德;将北极湿地甲烷抛在身后(当然,直到9月份的活动)。当天包括两次飞行,第一次是从瑞典基律纳到苏格兰阿伯丁的直飞;第二次是英格兰东海岸的科学飞行,以采集北海天然气钻井平台泄漏的甲烷样本。
在阿伯丁,我们停下来为飞机加油并稍作休息。在阿伯丁起飞时俯瞰着地貌,那里有许多农场和耕地、村庄、城镇和道路,尽收眼底,这让我真正意识到,我们人类是如何改变地球表面的。这与我们刚刚去过的北极形成了鲜明的对比,那里的森林、沼泽、湖泊绵延数英里,其中点缀着单个的小木屋、泥路和一小块块田地。在那里,人类尚未完全改变地貌。
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当天第二次飞行的任务是采集人为活动,也称为“人造”活动产生的甲烷:近海天然气开采。天然气主要由甲烷组成,我们在家中使用燃气锅炉、加热器和炉灶燃烧甲烷,这是一种重要的能源。北海之下有大量的天然气储藏,目前正在开采,这次最后一次飞行的科学任务是看看我们是否可以测量到来自我们去年观察到甲烷泄漏的一组天然气钻井平台的甲烷。
根据风向、GPS位置以及2012年观察到的甲烷水平升高的时间,我们推断泄漏一定来自莱曼气田。莱曼联合体由几个彼此靠近的天然气钻井平台组成,形成一个离大陆不太远的群体,开采的天然气通过管道输送到英国诺福克海岸的巴克顿天然气终端。
要了解和估计空气中来自这些天然气钻井平台的额外甲烷量,需要采集清洁的上风空气,以及含有天然气钻井平台甲烷的下风空气;简单来说,“脏”空气和“干净”空气之间的差异可以归因于天然气开采活动。
飞行员设法在靠近海面的边界层低空飞行,有效地围绕钻井平台飞行了一个大盒子模式。幸运的是,没有太多直升机和其他空中交通,我们可以保持低空飞行多次进行盒子轨迹,而且我们确实在钻井平台的下风处测量到了更高的甲烷水平!
看到仪器显示屏上的浓度飙升会产生一种刺激和兴奋感,当然,大气中额外的甲烷不一定是好事!成为一名科学家有时可能是一件奇怪的事情...
与北极甲烷采样类似,我们这次飞行有一系列的仪器和采样方法:一种仪器可以非常准确地测量浓度,但速度有点慢(每秒1次测量,即飞行轨迹每100米一个点),另一种仪器(我正在使用的仪器)设置为非常快速地采样(每秒10次测量,即每10米一个测量点),然后使用罐和空气采样袋进行“全空气样本”收集。因为在任何一次飞行中,你只能填充有限数量的罐和袋子,所以你需要让每个单独的样本都有价值,并在正确的时间填充罐子。这些全空气样本稍后会在实验室进行分析,以给出甲烷的指纹,即同位素比率。同位素比率将有助于明确识别这种甲烷来自天然气钻井平台,因此是化石气体,而不是来自其他甲烷来源,然后从更远的地方输送到北海(有关同位素指纹识别的详细信息,请查看以前的博客文章)。
这次飞行中采集全空气样本相当有趣,因为一些高甲烷羽流非常窄,这意味着它们只持续了几秒钟,所以全空气采样器(来自伦敦大学皇家霍洛威学院的戴夫·劳里和马蒂亚斯·拉诺塞莱)必须将目光锁定在快速甲烷显示屏上,并用快速的手指触发样本收集。我不知道谁更紧张——是我还是他们?我,因为我试图大声喊出浓度的大幅增加,或者他们,因为他们实际上必须就是否填充袋子做出瞬间决定!
最后,飞行非常顺利,我们在下午晚些时候返回克兰菲尔德,这又是漫长的一天。短暂的八月份MAMM活动中的几天充满了科学,感觉我们确实已经在外出活动了几周。虽然我的大脑和身体因为所有的早起和短暂的夜晚而感到有点疲惫,在空中的时间比我愿意计算的还要多,但我感到非常荣幸能作为一名科学家在这架飞机上工作,与一支经验丰富的飞行员、工程师、运营和飞行经理团队,当然还有任务和仪器科学家一起工作,他们都竭尽全力,贡献他们的专业知识,使任务发生并取得最佳效果,始终直到最后。
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