Il compito di monitorare il ciclo del carbonio della Terra e le emissioni di anidride carbonica dell'umanità è sempre più sostenuto dall'alto, grazie ai terabyte di dati che giungono sulla Terra dai satelliti.

Cinque articoli pubblicati in Scienza forniscono oggi i dati della missione Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) della NASA. Mostrano il ciclo del carbonio della Terra con dettagli senza precedenti, compresi gli effetti degli incendi nel sud-est asiatico, i tassi di crescita delle foreste amazzoniche, e l'aumento record dell'anidride carbonica atmosferica durante El Niño 2015-16.

Un altro studio satellitare pubblicato due settimane fa ha rivelato una rapida perdita di biomassa attraverso i tropici, dimostrando che abbiamo trascurato le maggiori fonti di emissioni di carbonio terrestri. Anche se possiamo preoccuparci dello sgombero del terreno, Il doppio della biomassa viene persa dalle foreste tropicali attraverso processi di degrado come la raccolta.

Il prossimo passo nella nostra comprensione della dinamica del carbonio terrestre sarà costruire sensori, satelliti e modelli informatici in grado di distinguere l'attività umana dai processi naturali.

I satelliti possono vedere le emissioni prodotte dall'uomo?

L'idea di utilizzare i satelliti per tenere traccia dei nostri sforzi per ridurre le emissioni di combustibili fossili è allettante. I satelliti attuali non possono farlo, ma la prossima generazione punta a supportare il monitoraggio a livello di paesi, regioni e città.

Gli attuali sensori satellitari possono misurare i livelli di CO₂ nell'atmosfera, ma non posso dire se provenga dallo scambio naturale di carbonio con la terra e gli oceani, o da attività umane come la combustione di combustibili fossili, produzione di cemento, e deforestazione.

Allo stesso modo, i satelliti non possono distinguere tra cambiamenti naturali e umani nella copertura dell'area fogliare (verde), o la capacità della vegetazione di assorbire CO₂.

Ma con l'aumentare della risoluzione spaziale dei satelliti, questo cambierà. OCO-2 può vedere caratteristiche piccole come 3 km quadrati, mentre il precedente satellite GOSAT appositamente costruito è limitato all'osservazione di caratteristiche non inferiori a circa 50 km quadrati.

Man mano che la risoluzione migliora, saremo in grado di osservare meglio le elevate concentrazioni di CO₂ negli hotspot di emissioni come le grandi città, regioni degli incendi boschivi in ​​Africa e Australia, o anche singole centrali elettriche e perdite industriali.

Combinando queste tecniche di rilevamento con modelli informatici dell'atmosfera, oceani e terra, saremo in grado di separare l'impatto dell'umanità dai processi naturali.

Per esempio, sappiamo da tempo che la concentrazione atmosferica di CO₂ aumenta più velocemente durante un evento di El Nino, e che ciò è dovuto principalmente ai cambiamenti sul terreno. È stato solo con la vista a volo d'uccello offerta dal satellite OCO-2 che abbiamo potuto vedere che ciascuno dei continenti tropicali ha reagito in modo così diverso durante il recente grande El Niño:le emissioni di fuoco sono aumentate nel sud-est asiatico, l'assorbimento di carbonio da parte delle foreste in Amazzonia è diminuito, e la respirazione del suolo nell'Africa tropicale è aumentata.

Allo stesso modo, ora possiamo esaminare i processi alla base dello straordinario inverdimento della Terra negli ultimi decenni, poiché i livelli di CO₂ sono aumentati. Fino al 50% dei terreni con vegetazione è ora più verde rispetto a 30 anni fa. Si stima che il crescente effetto della fertilizzazione con CO2 sulla vegetazione da parte dell'uomo sia il fattore dominante.

Ora disponiamo di satelliti in grado di studiare questo processo a risoluzioni spaziali di decine di metri, il che significa che possiamo anche tenere d'occhio i processi che annullano questo inverdimento, come la deforestazione.

Cosa c'è in serbo

Il prossimo decennio vedrà lo sviluppo di ancora più sensori spaziali e strumenti di modellazione per aiutarci a tenere sotto controllo il ciclo del carbonio.

GOSAT-2 sostituirà l'attuale GOSAT, offrendo una risoluzione notevolmente migliorata e misurazioni più sensibili di CO₂ e metano (CH₄), un altro importante gas serra.

Nel frattempo, il satellite GeoCarb sarà lanciato in un'orbita stazionaria sulle Americhe per misurare la CO₂, CH₄ (in gran parte dalle zone umide ai tropici), e monossido di carbonio (dalla combustione di biomassa). Terrà d'occhio eventuali grandi perdite dall'industria del gas.

Le missioni satellitari BIOMASS e FLEX forniranno migliori stime globali dell'altezza della foresta e della densità di carbonio, e della capacità fotosintetica delle piante, rispettivamente.

A bordo della Stazione Spaziale Internazionale, uno strumento chiamato GEDI, valuterà anche l'altezza e la struttura della vegetazione, e combinato con ECOSTRESS valuterà i cambiamenti nella biomassa fuori terra, scorte di carbonio e produttività.

In Australia, stiamo sviluppando un sistema di modellazione atmosferica e un modello di vegetazione dinamica in grado di ingerire l'ultima generazione di osservazioni satellitari e da terra per mappare fonti e pozzi di carbonio sull'intero continente.

Attraverso il Terrestrial Ecosystem Research Network (TERN), ci stiamo preparando a sfruttare appieno queste nuove missioni, e aiuta a convalidare molte di queste stime spaziali presso i Supersites di TERN e altri campi di campionamento chiave.

Con la ricchezza di informazioni che devono essere generate dai sensori spaziali, così come osservazioni terrestri e modelli informatici, stiamo entrando in un'era in cui avremo una capacità senza precedenti di monitorare l'impatto degli umani sulla nostra atmosfera, terre e oceani.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.