Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 3. С. 281-289
Анализ содержания и эмиссии CO2 по данным спутниковых измерений OCO-2
Г.В. Кобзарь
1 , Г.М. Неробелов
1, 2, 3 , Ю.М. Тимофеев
1 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербург, Россия
3 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 15.04.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-3-281-289
Наблюдающиеся изменения климата Земли обусловили необходимость мониторинга содержания парниковых газов и прежде всего CO2 — основного антропогенного газа. В последние десятилетия для мониторинга общего содержания CO2 и его антропогенной эмиссии активно используются спутниковые дистанционные измерения. В работе приведены примеры анализа измерений XCO2 спутником OCO-2 (англ. Orbiting Carbon Observatory-2) с целью изучения пространственно-временного распределения содержания CO2 в окрестностях промышленных городов России (16 городов) и оценок его антропогенной эмиссии. Для городов (Челябинск, Екатеринбург и Новосибирск) подробно изучены временные вариации XCO2 и для Челябинска даны оценки антропогенной эмиссии CO2 с помощью спутниковых измерений OCO-2. Сезонный ход XCO2 в районе исследуемых городов характерен максимумом в конце зимы – начале весны и минимумом в конце лета, что соответствует сезонному изменению содержания CO2 и в других частях планеты. Диапазон многолетних трендов XCO2 по данным измерений OCO-2 в г. Челябинске, Новосибирске и Екатеринбурге соответствует 1,9–2,7 ppm/год. Оценка эмиссии CO2 с территории г. Челябинска за 5 июня 2021 г. при помощи измерений OCO-2 составляет 16 Мт·г-1 с территории вероятного источника или ~0,9 Мт·г-1·км-2. Анализ антропогенной эмиссии CO2 на основе инвентаризационных баз данных EDGAR (англ. Emissions Database for Global Atmospheric Research) v8.0 за 2021 г. показал, что удельная эмиссия газа на территории города равна ~0,5 Мт·г-1·км-2.
Ключевые слова: XCO2 в России, антропогенная эмиссия CO2, дистанционные измерения, спутниковые измерения OCO-2, многолетние тренды XCO2, CO2 в промышленных городах
Полный текстСписок литературы:
- Арефьев В. Н., Каменоградский Н. Е., Кашин Ф. В., Шилкин А. В. Фоновая составляющая концентрации двуокиси углерода в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 6. С. 655–662. https://doi.org/10.7868/S0002351514060030.
- Тимофеев Ю. М., Поляков А. В., Виролайнен Я. А. и др. Оценки долговременных трендов содержания климатически важных атмосферных газов вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 56. № 1. С. 97–103. https://doi.org/10.31857/S0002351520010113.
- Тимофеев Ю. М., Березин И. А., Виролайнен Я. А. и др. Оценки антропогенных эмиссий CO2 для Москвы и Санкт-Петербурга по данным спутниковых измерений OCO-2 // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 4. С. 261–265. https://doi.org/10.15372/AOO20200403.
- Фока С. Ч., Макарова М. В., Поберовский А. В., Тимофеев Ю. М. Временные вариации концентрации CO2, CH4 и CO в пригороде Санкт-Петербурга (Петергоф) // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 10. С. 860–866. https://doi.org/10.15372/AOO20191010.
- Basu S., Houweling S., Peters W. et al. The seasonal cycle amplitude of total column CO2: Factors behind the model-observation mismatch // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2011. V. 116. Article D23306. https://doi.org/10.1029/2011JD016124.
- Climate Change 2013: The physical science basis. Working Group I contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge; N. Y.: Cambridge University Press, 2013. 1535 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.
- Gale J., Bradshaw J., Chen Z. et al. Sources of CO2 // IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage. Ch. 2. Cambridge; N. Y.: Cambridge University Press, 2005. P. 75–104.
- Hakkarainen J., Ialongo I., Tamminen J. Direct space-based observations of anthropogenic CO2 emission areas from OCO // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. Iss. 21. P. 11400–11406. https://doi.org/10.1002/2016GL070885.
- Reuter M., Buchwitz M., Schneising O. et al. Towards monitoring localized CO2 emissions from space: co-located regional CO2 and NO2 enhancements observed by the OCO-2 and S5P satellites // Atmospheric Chemistry and Physics. 2019. V. 19. P. 9371–9383. https://doi.org/10.5194/acp-19-9371-2019.
- Rißmann M., Chen J., Osterman G. et al. Comparison of OCO-2 target observations to MUCCnet — is it possible to capture urban gradients from space? // Atmospheric Measurement Techniques. 2022. V. 15. P. 6605–6623. https://doi.org/10.5194/amt-15-6605-2022.
- Uspensky A. B. Atmospheric greenhouse gas distributions: Satellite-based measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2023. V. 59. Iss. Suppl. 2. P. S232–S241. https://doi.org/10.1134/S0001433823140141.
- Wunch D., Wennberg P. O., Osterman G. et al. Comparisons of the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) measurements with TCCON // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. P. 2209–2238. https://doi.org/10.5194/amt-10-2209-2017.
- Yang E. G., Kort E. A., Wu D. et al. Using space‐based observations and Lagrangian modeling to evaluate urban carbon dioxide emissions in the Middle East // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2020. V. 125. Article e2019JD031922. https://doi.org/10.1029/2019JD031922.