NASA在五月测量大西洋中部上空的温室气体

为了支持大气研究，沃罗普飞行研究所（Wallops Flight Facility）开始进行NASA C-23 夏尔巴（Sherpa）飞机的设计研发。C-23是一种双引擎涡轮螺旋桨飞机，在航天任务中，最艰巨的飞行条件下都能见到它的身影。

图片来源：NASA.

五月份，戈达德科研团队开始测量位于大西洋中部的温室气体——选择这个区域是因为该区域内所包含的植被、气候和土壤类型会影响到地球与大气之间二氧化碳和甲烷的交换。

一项名为机载碳通量实验（Carbon Airborne Flux Experiment , CARAFE）的项目能够帮助科学家更好的了解大气-碳交换过程，也就是碳通量，它能够改进用于预测地球碳汇（carbon sinks）、吸收二氧化碳或甲烷的自然、人为区域的计算机模型。

当前认知

戈达德的科学家Randy Kawa（右一）和Paul Newman正在改装C-23 夏尔巴飞机，之后飞机将搭载具有集成通信技术的甲烷/二氧化碳分析仪，风力传感器，相机和GPS，以获取区域碳通量的测量结果。图中两位科学家边上的电脑正在对仪器的测量结果进行监测。

图片来源：NASA/W.Hrybyk.

科学家们知道每年化石燃料的燃烧产生了多少二氧化碳，以及约44%的二氧化碳排放量进入了大气，其余的被海洋和陆地吸收。但是他们并不知道当前是怎样的生命机制控制着草木和作物对碳的吸收和存储，考虑到与日俱增的排放量和气候变化，不知道这种吸收持续多久。

目前，多数的通量数据来源于监测塔和大气中碳的测量结果，包括星载卫星数据。然而，相对于大尺度的大气而言，塔测量的结果仅仅是附近一定范围内的。

CARAFE将帮助改进这个问题。该团队正在使用CARAFE数据来确定计算机模型能否模拟出区域通量的变化，用实际表面通量率来验证卫星数据反演的结果，同时用上述方法改进当前的大气—生态耦合模型(atmospheric and ecosystem computer modeling)。分析结果同样可以优化陆地表面的天气和气候模型。

“我们有希望能够证明这些测量是有价值的，”CARAFE首席研究员——碳模型专家Randy Kawa表示，“我们希望建立一种相对合理的理论，来说明碳和甲烷燃烧后的碳成分对生物、地质、天气和化学过程有着潜在的作用。这样才能让决策者更好的建立温室气体的相关政策。”

为期一个月的努力中，由弗吉尼亚州东岸的沃洛普斯飞行中心研制的NASA C-23夏尔巴飞机，将飞行穿越马里兰州东岸起伏的波科莫克森林地区，从弗吉尼亚州东岸到特拉华州南部的农业区和潮汐沼泽地，飞跃切萨皮克湾和大西洋，再经过马里兰州的南部和新泽西的松林贫瘠之地，最后来到美国东北部的卡罗莱纳州和弗吉尼亚州东南部的鳄鱼河和迪斯莫尔沼泽。

在飞行过程中，集成通信的甲烷/二氧化碳分析仪，风力传感器、相机和GPS搭载在C-23上“低而缓慢”飞行的同时，每秒将收集10次精准的同步测量结果。具体而言，这些仪器在飞行过程中沿着树木和垂直风速来测量温室气体是如何与大气进行交互，以及进入大气和从大气中传出的速度。

CARAFE首席研究员Paul Newman说：“一旦GPS数据中断半秒钟，那么通量的测量也会随之停止，”他补充道，我们团队使用戈达德内部研究和发展计划基金来修正这个问题，并使数据系统在突发情况下仍能继续运行。

“我们要确定的是树木吸收二氧化碳的速度有多快，”他说，“这个速率在不同的树木、灌木、草和其他条件下是不同的，都会有不同的吸收率。例如，如果植被没有足够的水，又或者他们健康状况有变化，吸收速率都会不同。我们需要在模型中表达这些，理解吸收速率的影响。”（翻译：董小咚 校对：Ian）