Pesquisadores da NOAA e da Universidade do Colorado desenvolveram um método inovador para estimar as emissões nacionais de dióxido de carbono de combustíveis fósseis usando amostras do ar ambiente e um conhecido isótopo de carbono no qual os cientistas confiaram por décadas até os sítios arqueológicos.

Em um artigo publicado na revista, o Proceedings of the National Academy of Sciences , eles relatam a primeira estimativa em escala nacional de dióxido de carbono derivado de combustível fóssil (CO ₂ ) emissões obtidas pela observação de CO ₂ e seu radioisótopo natural, carbono-14, de amostras de ar coletadas pela Rede Global de Referência de Gases de Efeito Estufa da NOAA.

Carbono-14, ou ¹⁴ C, um isótopo muito raro de carbono criado em grande parte por raios cósmicos, tem meia-vida de 5, 700 anos. O carbono nos combustíveis fósseis foi enterrado por milhões de anos e, portanto, está completamente desprovido de 14 C. Uma análise laboratorial cuidadosa pode identificar o grau de 14 C-esgotamento do CO ₂ em amostras de ar discretas, que reflete a contribuição da combustão de combustíveis fósseis e fabricação de cimento (que também não tem 14 C), também conhecido como o "fóssil CO ₂ "contribuição. Sabendo a localização, data e hora em que as amostras de ar foram coletadas, a equipe de pesquisa usou um modelo de transporte atmosférico para separar o CO ₂ variações devido à combustão de combustível fóssil de outras fontes naturais e sumidouros, e rastreou as variações feitas pelo homem até o CO fóssil ₂ fontes na superfície.

Um novo método para avaliar os estoques

"Este é um novo, independente, e método objetivo para avaliar os inventários de emissões com base no que realmente observamos na atmosfera, "disse o autor principal Sourish Basu, que era um cientista do CIRES trabalhando na NOAA durante o estudo. Ele agora é um cientista do Goddard Space Flight Center da NASA em Maryland.

Enquanto a ligação entre o CO fóssil ₂ emissões e o 14C atmosférico são conhecidos há muitas décadas, a construção de uma estimativa de emissão em escala nacional com base na atmosfera ¹⁴ C exigiu o desenvolvimento simultâneo de técnicas de medição precisas e uma estrutura de estimativa de emissões, amplamente liderado nos últimos 15 anos pelo cientista da NOAA John Miller e pelo cientista da Universidade do Colorado, Scott Lehman.

"O carbono-14 nos permite puxar o véu e isolar o CO ₂ emitida pela combustão de combustível fóssil, "disse o Lehman, um dos autores do artigo. "Isso nos fornece um rastreador que podemos rastrear até as fontes no solo." Podemos então adicioná-los e comparar com outras estimativas de emissões em várias escalas de tempo e espaço "

De baixo para cima x de cima para baixo

O cálculo preciso das emissões de dióxido de carbono da queima de combustíveis fósseis tem desafiado os cientistas há anos. Os dois métodos principais em uso atualmente - inventários "ascendentes" e estudos atmosféricos "descendentes" usados ​​em campanhas regionais - cada um tem seus pontos fortes e fracos.

Estimativas "bottom-up", tais como aqueles usados ​​no Inventário da EPA de Emissões e Pias de Gases de Efeito Estufa dos EUA, são desenvolvidos contando CO ₂ emissões de vários processos e tipos de combustível, e, em seguida, aumentar as emissões com base em registros de uso de combustível fóssil. Em contraste, As estimativas "de cima para baixo" são baseadas nas mudanças medidas nas concentrações dos gases emitidos na atmosfera e nos padrões de vento que conectam as regiões de origem da superfície com os locais de medição.

Os inventários ascendentes podem fornecer mais detalhes do que os métodos descendentes, mas sua precisão depende da capacidade de rastrear todos os processos de emissão e suas intensidades em todos os momentos, o que é uma tarefa intrinsecamente difícil com incertezas que não são prontamente quantificadas. Os estudos de cima para baixo são limitados pela densidade das medições atmosféricas e nosso conhecimento dos padrões de circulação atmosférica, mas implicitamente são responsáveis ​​por todos os setores possíveis da economia que emitem CO ₂

A equipe construiu CO fóssil de cima para baixo anual e mensal ₂ estimativas de emissão para os EUA para 2010, o primeiro ano com amostras atmosféricas suficientes para fornecer resultados robustos. Como um ponto de comparação, eles compararam seus números com as estimativas ascendentes de um relatório recente da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) sobre as emissões de 2010. A estimativa da equipe do total anual de emissões dos EUA em 2010 foi 5 por cento maior do que a estimativa central da EPA. A nova estimativa também é significativamente maior do que as de outros estoques comumente usados ​​em CO global e regional ₂ pesquisar. Por outro lado, os resultados atmosféricos parecem concordar com uma atualização recente do produto de dados de emissões Vulcan U.S. desenvolvido por pesquisadores da Northern Arizona University.

Como essas foram as primeiras estimativas construídas usando o novo sistema de observação, cientistas alertaram que eles devem ser considerados provisórios. Agora eles estão ocupados aplicando o método às medições dos anos subsequentes, para determinar se as diferenças que eles veem são robustas ao longo do tempo.

Um dos benefícios dessa abordagem, de acordo com os cientistas, é isso com um expandido ¹⁴ Rede de medição C, existe o potencial para calcular as emissões de diferentes regiões - informações que aumentariam os totais nacionais da EPA. Estados como a Califórnia e conjuntos de estados como os membros da Iniciativa Regional de Gases de Efeito Estufa do leste criaram suas próprias metas de mitigação de gases de efeito estufa, e a capacidade de avaliar de forma independente as emissões regionais usando métodos de cima para baixo ajudaria a avaliar os esforços regionais de redução de emissões.

"A verificação independente de totais anuais e regionais e tendências plurianuais usando métodos independentes como este promoveria a confiança na precisão dos relatórios de emissões, e poderia ajudar a orientar futuras estratégias de mitigação de emissões, "disse o cientista da NOAA John Miller.