<p>對史蒂文&middot;沃夫西來說，這顆衛(wèi)星是值得留下來的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西是一名大氣科學(xué)家，他花了幾十年時間研究氣候變化，76歲的他本可以享受退休生活，但他仍然有一個活躍的實驗室。誠然，那里的大多數(shù)項目都在逐漸結(jié)束，只有甲烷衛(wèi)星(MethaneSAT)是個例外，它可能會成為游戲規(guī)則的改變者。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我沒有退休的原因是，這顯然太重要了，也太有趣了，&rdquo;沃夫西說，他是哈佛大學(xué)大氣與環(huán)境科學(xué)的阿伯特&middot;勞倫斯&middot;羅奇教授。&ldquo;我不會接收其他領(lǐng)域的學(xué)生，盡管有些事情仍在繼續(xù)。這是重點，極具挑戰(zhàn)性，但是以一種好的方式。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>與之前的其他甲烷傳感衛(wèi)星相比，甲烷衛(wèi)星更精確，它將允許科學(xué)家追蹤排放源，并為減排工作提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這很重要，因為它可以為世界在氣候變化之戰(zhàn)中贏得關(guān)鍵時間。而且，最有希望的是，它看起來特別可行，部分原因是節(jié)省浪費的甲烷為及時制止泄漏的企業(yè)合作提供了財務(wù)激勵。</p> <p>&nbsp;</p> <p>隨著更強的風(fēng)暴、更熱的熱浪、更長的干旱以及其他與氣候相關(guān)的影響已經(jīng)越來越明顯，人們認識到，重要的不僅僅是世界變暖的程度，還有變暖的速度。</p> <p><br />&mdash;&mdash;法國電力公司首席科學(xué)家史蒂文&middot;漢堡</p> <p><br />甲烷衛(wèi)星計劃明年年初發(fā)射，沃夫西是它的主要研究員。該項目是由非營利組織環(huán)境保護基金(Environmental Defense Fund)牽頭的一項獨特合作的結(jié)果，涉及學(xué)術(shù)界的科學(xué)家、環(huán)保人士、私人航天工業(yè)以及財力雄厚的慈善機構(gòu)，這些機構(gòu)足以為衛(wèi)星的設(shè)計、建造和發(fā)射提供資金，傳統(tǒng)上這是政府和大企業(yè)的專利。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西和法國電力公司首席科學(xué)家史蒂文&middot;漢堡說，這個項目的誕生部分是因為政府多年來在氣候問題上不作為，但也因為人們越來越意識到，遏制甲烷排放可以對氣候變化產(chǎn)生重要的短期影響。事實上，它有可能提供一個長達幾十年的橋梁，在世界向低碳能源過渡的過程中，減緩短期的變暖速度，減少損害，而低碳能源是一個長期的解決方案。</p> <p>&nbsp;</p> <p>也許最重要的部分是:它似乎是可行的，因為它包括了對企業(yè)及時合作的激勵。</p> <p>&nbsp;</p> <p>甲烷是一種強有力的溫室氣體&mdash;&mdash;在20年的時間尺度上是二氧化碳的84倍&mdash;&mdash;但由于兩個原因，它一直處于二氧化碳的陰影之下。二氧化碳的排放量要大得多，并且一直存在，直到被自然過程清除，這可能需要幾個世紀到幾千年的時間。這意味著，今天排放的氣體的影響超過了上個世紀的排放，而未來幾十年的排放只會讓這個堆得更高。如果不采取措施消除它，二氧化碳的累積效應(yīng)將不可阻擋地推動全球變暖，在人類的時間框架內(nèi)，這將是不可逆轉(zhuǎn)的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然甲烷只導(dǎo)致了今天發(fā)生的30%的變暖，但引起每個人注意的是它在大氣中的壽命:幾十年而不是幾個世紀。具有諷刺意味的是，這種短暫的壽命是它被忽視的部分原因。2100年很早就被認為是氣候變化的里程碑，是衡量解決問題進展的一個常見標志。但是，當(dāng)考慮到一個世紀的影響時，短命的甲烷及其影響來來去去，而二氧化碳積累的影響越來越大。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;甲烷是一種短命的氣候污染物。&rdquo;Hamburg說。&ldquo;如果你看一看持續(xù)時間不長的東西的排放脈沖，看它在100年內(nèi)的影響，你會得到一個更低的數(shù)字。但如果你問它在未來20年有什么影響，你會得到一個更高的數(shù)字。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>漢堡說，隨著更強的風(fēng)暴、更熱的熱浪、更長的干旱以及其他與氣候相關(guān)的影響已經(jīng)越來越明顯，人們越來越認識到，重要的不僅僅是世界變暖的程度，還有變暖的速度。20或30年的突然升溫與70或80年的長期緩慢升溫產(chǎn)生的影響非常不同，即使它們最終達到相同的溫度。這種快速增長幾乎沒有給自然或人類社會適應(yīng)的時間。漢堡說，甲烷具有強大的變暖能力和短暫的生命周期，有可能在這兩種未來之間發(fā)揮作用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>漢堡說:&ldquo;如果我們在50年內(nèi)什么都不做，然后從根本上減少甲烷，到2100年的變暖量不會有什么不同，但如果你推遲，變暖的速度會更高，這將對氣候產(chǎn)生重大影響，甚至是反饋。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">里程碑式的研究</span></strong></p> <p><br />沃夫斯幾十年來一直在關(guān)注甲烷。為了更好地了解溫室氣體是如何改變大氣的，他使用了從飛機到氣球，再到哈佛森林樹木中的一座塔等各種方法。他駕駛著甲烷傳感設(shè)備在波士頓各地搜尋該地區(qū)老化的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的泄漏，在屋頂上安裝儀器，用氣球放飛儀器來測量大氣中的氣體。<img src="https://news.harvard.edu/wp-content/uploads/2023/03/Methane2500-1350x900.jpg" alt="Methane SAT and Methane Air graphic." width="808" height="539" />&nbsp;</p> <p>Wofsy還參加了一項由EDF支持的全國性研究，該研究讓全國各地的研究人員測量石油和天然氣設(shè)施附近的甲烷濃度。這項于2018年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究表明，當(dāng)涉及到甲烷時，聯(lián)邦監(jiān)管機構(gòu)并不真正知道他們在談?wù)撌裁?。研究中發(fā)現(xiàn)的排放量比美國環(huán)保署估計的高出60%左右。這足以讓過量甲烷在20年內(nèi)造成的變暖，大致相當(dāng)于每年燃燒天然氣取暖和做飯所產(chǎn)生的變暖。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西在2015年開始參與甲烷衛(wèi)星項目，當(dāng)時他接到了法國電力公司一位朋友的電話。該非營利組織希望擴大對甲烷排放的探索，以覆蓋全球，并考慮使用衛(wèi)星。它想要Wofsy對最佳方式的想法和成本估算。沃夫西聯(lián)系了哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理中心的資深物理學(xué)家凱利&middot;錢斯，他們一起寫了一份報告，把價格標在了數(shù)千萬美元。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西說:&ldquo;我們把它帶回法國電力公司，我們認為這就是它的終結(jié)。&rdquo;&ldquo;但他們堅持了下來，在私人慈善事業(yè)中籌集了足夠的資金來資助這件事。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西簽約監(jiān)督這次任務(wù)的科學(xué)方面。他帶來了錢斯和史密森天體物理天文臺的其他科學(xué)家，該天文臺是CfA哈佛與史密森合作伙伴的史密森機構(gòu)。其中包括CfA研究科學(xué)家熊劉，他后來成為了SAO的甲烷衛(wèi)星負責(zé)人。劉和他的同事們正在尋找從數(shù)據(jù)中確定甲烷豐度的方法，這是確定來源之前至關(guān)重要的第一步。</p> <p>&nbsp;</p> <p>甲烷衛(wèi)星的主要科學(xué)儀器是一個分光儀，它把白光分解成一個光譜，這個光譜帶有光經(jīng)過的空氣中分子的指紋。哈佛大學(xué)和SAO的科學(xué)家提供了該儀器的規(guī)格，該儀器由承包商Ball Aerospace建造。劉說，該儀器目前正被安裝在將其送入軌道的航天器上。該衛(wèi)星計劃于2024年1月由SpaceX公司的獵鷹9號火箭從卡納維拉爾角發(fā)射，該公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官是億萬富翁埃隆&middot;馬斯克。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">信息的力量</span></strong></p> <p><br />甲烷衛(wèi)星項目有一個雄心勃勃的政策目標:到2025年將全球石油和天然氣設(shè)施的甲烷排放量減少45%，到2030年減少70%。法國電力公司表示，如果實現(xiàn)這一目標，其對氣候的影響將在20年內(nèi)等同于關(guān)閉全球三分之一的燃煤電廠。</p> <p>&nbsp;</p> <p>劉說:&ldquo;甲烷衛(wèi)星任務(wù)令人興奮的地方在于，它不僅僅是收集數(shù)據(jù)，我們還將數(shù)據(jù)付諸行動。&rdquo;&ldquo;我認為這是減緩全球變暖的最快方法。能參與這個項目很令人興奮。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然軌道上和計劃中的幾顆衛(wèi)星都是為了探測甲烷而設(shè)計的，但沃夫西說，甲烷衛(wèi)星的分辨率將比其他任何衛(wèi)星都高。它將使研究人員能夠確定甲烷的濃度，追蹤它們的來源，并跟蹤隨時間的變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>EDF計劃向研究人員、游說者、監(jiān)管機構(gòu)和其他人公開這些數(shù)據(jù)&mdash;&mdash;幾乎是實時的。事實上，哈佛大學(xué)的薩拉塔氣候與可持續(xù)發(fā)展研究所最近向一個多學(xué)科項目提供了一項撥款，該項目由哈佛大學(xué)肯尼迪學(xué)院的羅伯特&middot;斯塔文斯(Robert Stavins)領(lǐng)導(dǎo)，涉及來自六所哈佛學(xué)院的17名教職員工，旨在利用公開的甲烷數(shù)據(jù)(包括來自甲烷衛(wèi)星的數(shù)據(jù))來影響政策和減少排放。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們過去認為氣候變化是遙遠的未來&mdash;&mdash;2100年或2050年。但現(xiàn)在，由于氣候事件的發(fā)生，無論是巴基斯坦的洪水還是加州的火災(zāi)，人們現(xiàn)在已經(jīng)開始關(guān)注氣候變化了，&rdquo;A.J.梅耶能源和經(jīng)濟發(fā)展教授、哈佛環(huán)境經(jīng)濟學(xué)項目主任、哈佛氣候協(xié)議項目創(chuàng)始人斯塔文斯說。&ldquo;當(dāng)你這樣做的時候，甲烷的相對重要性會大大增加。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這顆衛(wèi)星將覆蓋全球石油和天然氣公司80%的產(chǎn)量，漢堡預(yù)計它收集的數(shù)據(jù)將推動行動。他說，一些公司將認識到，這些數(shù)據(jù)的公開性使它們難以被忽視，并將開始關(guān)注排放問題。其他公司則需要來自公眾、股東或監(jiān)管機構(gòu)的額外推動。還有一些人可能需要被迫出手。</p> <p>&nbsp;</p> <p>漢堡說，封堵甲烷泄漏和減少排放的勢頭一直在增長，這有助于解決這一問題。2021年在格拉斯哥舉行的氣候峰會通過了一項全球承諾，到2030年將甲烷排放量減少30%，截至11月已有150個國家簽署。去年，美國通過了《通貨膨脹減少法案》，這是迄今為止最全面的氣候變化行動，其中包括甲烷排放減少計劃的條款。</p> <p>&nbsp;</p> <p>漢堡和沃夫西說，他們樂觀地認為，企業(yè)將相對迅速地做出反應(yīng)，因為修復(fù)在技術(shù)上并不困難，涉及收緊管道和改善浪費流程等事情。此外，節(jié)省下來的甲烷可以作為天然氣出售，因此任何補救措施至少可以部分收回成本。<img src="https://news.harvard.edu/wp-content/uploads/2023/03/030323_Liu_055-1350x900.jpeg" alt="Xiong Liu." width="808" height="539" />&nbsp;</p> <p>雖然MethaneSAT最初的重點是石油和天然氣設(shè)施，但僅減少這些排放并不能解決問題。漢堡說，它們是唾手可得的果實。除此之外，問題變得更加復(fù)雜。這是因為甲烷的產(chǎn)生方式多種多樣&mdash;&mdash;自然的和人為的&mdash;&mdash;排放不僅來自化石燃料生產(chǎn)，還來自城市、垃圾填埋場和牲畜飼養(yǎng)場，每一種都需要不同的減排方法。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">回到實驗室</span></strong></p> <p><br />在沃夫西的實驗室和天體物理中心，科學(xué)家、博士生和博士后由于對甲烷衛(wèi)星的科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)感興趣而簽署了協(xié)議，但他們也表示相信這項任務(wù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們正在做的事情非常有吸引力，&rdquo;沃夫西實驗室的高級項目科學(xué)家喬納森&middot;富蘭克林(Jonathan Franklin)說，他自2015年甲烷衛(wèi)星啟動以來就一直在工作。顯然，這是我們這個時代的關(guān)鍵問題，這是我們能夠做出有意義改變的途徑。你需要數(shù)據(jù)才能獲得成功。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>甲烷衛(wèi)星的工作原理是收集從地球反射回來的陽光，并反射回衛(wèi)星的傳感器。當(dāng)光線穿過大氣層時，不同的分子吸收不同的波長。通過檢查光譜，科學(xué)家們可以知道甲烷的含量。哈佛大學(xué)和CfA的大部分工作包括設(shè)計和測試一種算法，該算法采用原始數(shù)據(jù)，考慮可能影響讀數(shù)的變量，得出甲烷含量的值，然后使用該值確定甲烷的來源位置和排放速率。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫斯實驗室的博士后喬納斯&middot;威爾澤夫斯基(Jonas Wilzewski)說，這項工作包括調(diào)整不同地方地面的不同反射率，云的存在，或大氣中可能散射光線的氣溶膠，以及處理當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。</p> <p>&nbsp;</p> <p>威爾澤夫斯基說:&ldquo;大氣層中發(fā)生了很多事情，我們的工作是弄清楚衛(wèi)星下方整個空氣柱中甲烷的實際濃度。&rdquo;&ldquo;這個算法從收集到的光子信號開始，然后分析空氣中有多少甲烷。然后，它會去到我們看到增強的地方，然后計算該位置每次排放的甲烷量，所以你可以說，&lsquo;哦，看，這條管道有缺陷。&rsquo;&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西說，即使他告訴申請人這不是一個典型的科學(xué)努力，可能不會有很多科學(xué)出版物，人們對甲烷衛(wèi)星的興趣仍然存在。朱&middot;朱拉卡達巴(Ju Chulakadabba)是一名博士生，她正在研究從數(shù)據(jù)中確定點排放源的方法，她說她被吸引到這個領(lǐng)域是因為有機會做出改變。</p> <p>&nbsp;</p> <p>去年秋天，朱拉卡達巴乘坐了美國國家科學(xué)基金會(National Science Foundation)的灣流五號(Gulfstream V)研究飛機，飛機上的儀器與將搭載在甲烷衛(wèi)星(MethaneSAT)上的儀器類似。甲烷衛(wèi)星是姐妹項目甲烷空氣(MethaneAIR)的一部分。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Chulakadabba和其他人正在使用MethaneAIR的數(shù)據(jù)來開發(fā)和測試MethaneSAT算法。這架噴氣式飛機一直在科羅拉多州外進行試飛。很快，由EDF租賃和改裝的Lear 35A將開始在美國各地尋找甲烷排放，這將補充甲烷衛(wèi)星的工作。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西說，如果甲烷排放量迅速下降，足以為可再生能源的增長贏得時間，那么幾乎可以肯定，這是需要的時間。可再生能源的增長速度比許多人幾年前預(yù)測的還要快，但它們?nèi)匀恢皇侨蚰茉慈萘康囊恍〔糠?，而全球變暖的跡象越來越多。</p> <p>&nbsp;</p> <p>沃夫西說:&ldquo;在未來10年里，我們不可能讓整個國家的交通都用上電，也不可能全靠風(fēng)能和太陽能。&rdquo;&ldquo;我們可能渴望這樣做，但這不是你能在這么短的時間內(nèi)做到的。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>