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指南者留学 2023-03-25 12:02:11 阅读量：1443

指南者留学全国统一咨询热线：<a href="tel:4001831832" style="color:#1677ff; text-decoration:none;">400-183-1832</a>，全国各地区、各分公司联系方式均为此号码。对史蒂文·沃夫西来说，这颗卫星是值得留下来的。   沃夫西是一名大气科学家，他花了几十年时间研究气候变化，76岁的他本可以享受退休生活，但他仍然有一个活跃的实验室。诚然，那里的大多数项目都在逐渐结束，只有甲烷卫星(MethaneSAT)是个例外，它可能会成为游戏规则的改变者。   “我没有退休的原因是，这显然太重要了，也太有趣了，”沃夫西说，他是哈佛大学大气与环境科学的阿伯特·劳伦斯·罗奇教授。“我不会接收其他领域的学生，尽管有些事情仍在继续。这是重点，极具挑战性，但是以一种好的方式。”   与之前的其他甲烷传感卫星相比，甲烷卫星更精确，它将允许科学家追踪排放源，并为减排工作提供关键数据。这很重要，因为它可以为世界在气候变化之战中赢得关键时间。而且，最有希望的是，它看起来特别可行，部分原因是节省浪费的甲烷为及时制止泄漏的企业合作提供了财务激励。   随着更强的风暴、更热的热浪、更长的干旱以及其他与气候相关的影响已经越来越明显，人们认识到，重要的不仅仅是世界变暖的程度，还有变暖的速度。 ——法国电力公司首席科学家史蒂文·汉堡 甲烷卫星计划明年年初发射，沃夫西是它的主要研究员。该项目是由非营利组织环境保护基金(Environmental Defense Fund)牵头的一项独特合作的结果，涉及学术界的科学家、环保人士、私人航天工业以及财力雄厚的慈善机构，这些机构足以为卫星的设计、建造和发射提供资金，传统上这是政府和大企业的专利。   沃夫西和法国电力公司首席科学家史蒂文·汉堡说，这个项目的诞生部分是因为政府多年来在气候问题上不作为，但也因为人们越来越意识到，遏制甲烷排放可以对气候变化产生重要的短期影响。事实上，它有可能提供一个长达几十年的桥梁，在世界向低碳能源过渡的过程中，减缓短期的变暖速度，减少损害，而低碳能源是一个长期的解决方案。   也许最重要的部分是:它似乎是可行的，因为它包括了对企业及时合作的激励。   甲烷是一种强有力的温室气体——在20年的时间尺度上是二氧化碳的84倍——但由于两个原因，它一直处于二氧化碳的阴影之下。二氧化碳的排放量要大得多，并且一直存在，直到被自然过程清除，这可能需要几个世纪到几千年的时间。这意味着，今天排放的气体的影响超过了上个世纪的排放，而未来几十年的排放只会让这个堆得更高。如果不采取措施消除它，二氧化碳的累积效应将不可阻挡地推动全球变暖，在人类的时间框架内，这将是不可逆转的。   虽然甲烷只导致了今天发生的30%的变暖，但引起每个人注意的是它在大气中的寿命:几十年而不是几个世纪。具有讽刺意味的是，这种短暂的寿命是它被忽视的部分原因。2100年很早就被认为是气候变化的里程碑，是衡量解决问题进展的一个常见标志。但是，当考虑到一个世纪的影响时，短命的甲烷及其影响来来去去，而二氧化碳积累的影响越来越大。   “甲烷是一种短命的气候污染物。”Hamburg说。“如果你看一看持续时间不长的东西的排放脉冲，看它在100年内的影响，你会得到一个更低的数字。但如果你问它在未来20年有什么影响，你会得到一个更高的数字。”   汉堡说，随着更强的风暴、更热的热浪、更长的干旱以及其他与气候相关的影响已经越来越明显，人们越来越认识到，重要的不仅仅是世界变暖的程度，还有变暖的速度。20或30年的突然升温与70或80年的长期缓慢升温产生的影响非常不同，即使它们最终达到相同的温度。这种快速增长几乎没有给自然或人类社会适应的时间。汉堡说，甲烷具有强大的变暖能力和短暂的生命周期，有可能在这两种未来之间发挥作用。   汉堡说:“如果我们在50年内什么都不做，然后从根本上减少甲烷，到2100年的变暖量不会有什么不同，但如果你推迟，变暖的速度会更高，这将对气候产生重大影响，甚至是反馈。”   里程碑式的研究 沃夫斯几十年来一直在关注甲烷。为了更好地了解温室气体是如何改变大气的，他使用了从飞机到气球，再到哈佛森林树木中的一座塔等各种方法。他驾驶着甲烷传感设备在波士顿各地搜寻该地区老化的天然气基础设施的泄漏，在屋顶上安装仪器，用气球放飞仪器来测量大气中的气体。<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" />  Wofsy还参加了一项由EDF支持的全国性研究，该研究让全国各地的研究人员测量石油和天然气设施附近的甲烷浓度。这项于2018年发表在《科学》杂志上的研究表明，当涉及到甲烷时，联邦监管机构并不真正知道他们在谈论什么。研究中发现的排放量比美国环保署估计的高出60%左右。这足以让过量甲烷在20年内造成的变暖，大致相当于每年燃烧天然气取暖和做饭所产生的变暖。   沃夫西在2015年开始参与甲烷卫星项目，当时他接到了法国电力公司一位朋友的电话。该非营利组织希望扩大对甲烷排放的探索，以覆盖全球，并考虑使用卫星。它想要Wofsy对最佳方式的想法和成本估算。沃夫西联系了哈佛大学和史密森尼天体物理中心的资深物理学家凯利·钱斯，他们一起写了一份报告，把价格标在了数千万美元。   沃夫西说:“我们把它带回法国电力公司，我们认为这就是它的终结。”“但他们坚持了下来，在私人慈善事业中筹集了足够的资金来资助这件事。”   沃夫西签约监督这次任务的科学方面。他带来了钱斯和史密森天体物理天文台的其他科学家，该天文台是CfA哈佛与史密森合作伙伴的史密森机构。其中包括CfA研究科学家熊刘，他后来成为了SAO的甲烷卫星负责人。刘和他的同事们正在寻找从数据中确定甲烷丰度的方法，这是确定来源之前至关重要的第一步。   甲烷卫星的主要科学仪器是一个分光仪，它把白光分解成一个光谱，这个光谱带有光经过的空气中分子的指纹。哈佛大学和SAO的科学家提供了该仪器的规格，该仪器由承包商Ball Aerospace建造。刘说，该仪器目前正被安装在将其送入轨道的航天器上。该卫星计划于2024年1月由SpaceX公司的猎鹰9号火箭从卡纳维拉尔角发射，该公司的创始人兼首席执行官是亿万富翁埃隆·马斯克。   信息的力量 甲烷卫星项目有一个雄心勃勃的政策目标:到2025年将全球石油和天然气设施的甲烷排放量减少45%，到2030年减少70%。法国电力公司表示，如果实现这一目标，其对气候的影响将在20年内等同于关闭全球三分之一的燃煤电厂。   刘说:“甲烷卫星任务令人兴奋的地方在于，它不仅仅是收集数据，我们还将数据付诸行动。”“我认为这是减缓全球变暖的最快方法。能参与这个项目很令人兴奋。”   虽然轨道上和计划中的几颗卫星都是为了探测甲烷而设计的，但沃夫西说，甲烷卫星的分辨率将比其他任何卫星都高。它将使研究人员能够确定甲烷的浓度，追踪它们的来源，并跟踪随时间的变化。   EDF计划向研究人员、游说者、监管机构和其他人公开这些数据——几乎是实时的。事实上，哈佛大学的萨拉塔气候与可持续发展研究所最近向一个多学科项目提供了一项拨款，该项目由哈佛大学肯尼迪学院的罗伯特·斯塔文斯(Robert Stavins)领导，涉及来自六所哈佛学院的17名教职员工，旨在利用公开的甲烷数据(包括来自甲烷卫星的数据)来影响政策和减少排放。   “我们过去认为气候变化是遥远的未来——2100年或2050年。但现在，由于气候事件的发生，无论是巴基斯坦的洪水还是加州的火灾，人们现在已经开始关注气候变化了，”A.J.梅耶能源和经济发展教授、哈佛环境经济学项目主任、哈佛气候协议项目创始人斯塔文斯说。“当你这样做的时候，甲烷的相对重要性会大大增加。”   这颗卫星将覆盖全球石油和天然气公司80%的产量，汉堡预计它收集的数据将推动行动。他说，一些公司将认识到，这些数据的公开性使它们难以被忽视，并将开始关注排放问题。其他公司则需要来自公众、股东或监管机构的额外推动。还有一些人可能需要被迫出手。   汉堡说，封堵甲烷泄漏和减少排放的势头一直在增长，这有助于解决这一问题。2021年在格拉斯哥举行的气候峰会通过了一项全球承诺，到2030年将甲烷排放量减少30%，截至11月已有150个国家签署。去年，美国通过了《通货膨胀减少法案》，这是迄今为止最全面的气候变化行动，其中包括甲烷排放减少计划的条款。   汉堡和沃夫西说，他们乐观地认为，企业将相对迅速地做出反应，因为修复在技术上并不困难，涉及收紧管道和改善浪费流程等事情。此外，节省下来的甲烷可以作为天然气出售，因此任何补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" />  虽然MethaneSAT最初的重点是石油和天然气设施，但仅减少这些排放并不能解决问题。汉堡说，它们是唾手可得的果实。除此之外，问题变得更加复杂。这是因为甲烷的产生方式多种多样——自然的和人为的——排放不仅来自化石燃料生产，还来自城市、垃圾填埋场和牲畜饲养场，每一种都需要不同的减排方法。   回到实验室 在沃夫西的实验室和天体物理中心，科学家、博士生和博士后由于对甲烷卫星的科学和技术挑战感兴趣而签署了协议，但他们也表示相信这项任务。   “我们正在做的事情非常有吸引力，”沃夫西实验室的高级项目科学家乔纳森·富兰克林(Jonathan Franklin)说，他自2015年甲烷卫星启动以来就一直在工作。显然，这是我们这个时代的关键问题，这是我们能够做出有意义改变的途径。你需要数据才能获得成功。”   甲烷卫星的工作原理是收集从地球反射回来的阳光，并反射回卫星的传感器。当光线穿过大气层时，不同的分子吸收不同的波长。通过检查光谱，科学家们可以知道甲烷的含量。哈佛大学和CfA的大部分工作包括设计和测试一种算法，该算法采用原始数据，考虑可能影响读数的变量，得出甲烷含量的值，然后使用该值确定甲烷的来源位置和排放速率。   沃夫斯实验室的博士后乔纳斯·威尔泽夫斯基(Jonas Wilzewski)说，这项工作包括调整不同地方地面的不同反射率，云的存在，或大气中可能散射光线的气溶胶，以及处理当地的气象条件。   威尔泽夫斯基说:“大气层中发生了很多事情，我们的工作是弄清楚卫星下方整个空气柱中甲烷的实际浓度。”“这个算法从收集到的光子信号开始，然后分析空气中有多少甲烷。然后，它会去到我们看到增强的地方，然后计算该位置每次排放的甲烷量，所以你可以说，‘哦，看，这条管道有缺陷。’”   沃夫西说，即使他告诉申请人这不是一个典型的科学努力，可能不会有很多科学出版物，人们对甲烷卫星的兴趣仍然存在。朱·朱拉卡达巴(Ju Chulakadabba)是一名博士生，她正在研究从数据中确定点排放源的方法，她说她被吸引到这个领域是因为有机会做出改变。   去年秋天，朱拉卡达巴乘坐了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的湾流五号(Gulfstream V)研究飞机，飞机上的仪器与将搭载在甲烷卫星(MethaneSAT)上的仪器类似。甲烷卫星是姐妹项目甲烷空气(MethaneAIR)的一部分。   Chulakadabba和其他人正在使用MethaneAIR的数据来开发和测试MethaneSAT算法。这架喷气式飞机一直在科罗拉多州外进行试飞。很快，由EDF租赁和改装的Lear 35A将开始在美国各地寻找甲烷排放，这将补充甲烷卫星的工作。   沃夫西说，如果甲烷排放量迅速下降，足以为可再生能源的增长赢得时间，那么几乎可以肯定，这是需要的时间。可再生能源的增长速度比许多人几年前预测的还要快，但它们仍然只是全球能源容量的一小部分，而全球变暖的迹象越来越多。   沃夫西说:“在未来10年里，我们不可能让整个国家的交通都用上电，也不可能全靠风能和太阳能。”“我们可能渴望这样做，但这不是你能在这么短的时间内做到的。”   <blockquote> 注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。 </blockquote>

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