NASA在五月測量大西洋中部上空的溫室氣體

為了支持大氣研究，沃羅普飛行研究所（Wallops Flight Facility）開始進行NASA C-23 夏爾巴（Sherpa）飛機的設計研發。C-23是一種雙引擎渦輪螺旋槳飛機，在航天任務中，最艱巨的飛行條件下都能見到它的身影。

圖片來源：NASA.

五月份，戈達德科研團隊開始測量位於大西洋中部的溫室氣體——選擇這個區域是因為該區域內所包含的植被、氣候和土壤類型會影響到地球與大氣之間二氧化碳和甲烷的交換。

一項名為機載碳通量實驗（Carbon Airborne Flux Experiment , CARAFE）的項目能夠幫助科學家更好的了解大氣-碳交換過程，也就是碳通量，它能夠改進用於預測地球碳匯（carbon sinks）、吸收二氧化碳或甲烷的自然、人為區域的計算機模型。

當前認知

戈達德的科學家Randy Kawa（右一）和Paul Newman正在改裝C-23 夏爾巴飛機，之後飛機將搭載具有集成通信技術的甲烷/二氧化碳分析儀，風力感測器，相機和GPS，以獲取區域碳通量的測量結果。圖中兩位科學家邊上的電腦正在對儀器的測量結果進行監測。

圖片來源：NASA/W.Hrybyk.

科學家們知道每年化石燃料的燃燒產生了多少二氧化碳，以及約44%的二氧化碳排放量進入了大氣，其餘的被海洋和陸地吸收。但是他們並不知道當前是怎樣的生命機制控制著草木和作物對碳的吸收和存儲，考慮到與日俱增的排放量和氣候變化，不知道這種吸收持續多久。

目前，多數的通量數據來源於監測塔和大氣中碳的測量結果，包括星載衛星數據。然而，相對於大尺度的大氣而言，塔測量的結果僅僅是附近一定範圍內的。

CARAFE將幫助改進這個問題。該團隊正在使用CARAFE數據來確定計算機模型能否模擬出區域通量的變化，用實際表面通量率來驗證衛星數據反演的結果，同時用上述方法改進當前的大氣—生態耦合模型(atmospheric and ecosystem computer modeling)。分析結果同樣可以優化陸地表面的天氣和氣候模型。

「我們有希望能夠證明這些測量是有價值的，」CARAFE首席研究員——碳模型專家Randy Kawa表示，「我們希望建立一種相對合理的理論，來說明碳和甲烷燃燒後的碳成分對生物、地質、天氣和化學過程有著潛在的作用。這樣才能讓決策者更好的建立溫室氣體的相關政策。」

為期一個月的努力中，由弗吉尼亞州東岸的沃洛普斯飛行中心研製的NASA C-23夏爾巴飛機，將飛行穿越馬里蘭州東岸起伏的波科莫克森林地區，從弗吉尼亞州東岸到特拉華州南部的農業區和潮汐沼澤地，飛躍切薩皮克灣和大西洋，再經過馬里蘭州的南部和新澤西的松林貧瘠之地，最後來到美國東北部的卡羅萊納州和弗吉尼亞州東南部的鱷魚河和迪斯莫爾沼澤。

在飛行過程中，集成通信的甲烷/二氧化碳分析儀，風力感測器、相機和GPS搭載在C-23上「低而緩慢」飛行的同時，每秒將收集10次精準的同步測量結果。具體而言，這些儀器在飛行過程中沿著樹木和垂直風速來測量溫室氣體是如何與大氣進行交互，以及進入大氣和從大氣中傳出的速度。

CARAFE首席研究員Paul Newman說：「一旦GPS數據中斷半秒鐘，那麼通量的測量也會隨之停止，」他補充道，我們團隊使用戈達德內部研究和發展計劃基金來修正這個問題，並使數據系統在突發情況下仍能繼續運行。

「我們要確定的是樹木吸收二氧化碳的速度有多快，」他說，「這個速率在不同的樹木、灌木、草和其他條件下是不同的，都會有不同的吸收率。例如，如果植被沒有足夠的水，又或者他們健康狀況有變化，吸收速率都會不同。我們需要在模型中表達這些，理解吸收速率的影響。」（翻譯：董小咚 校對：Ian）

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