ติดตามการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยคาร์บอน-14

คาร์บอน-14 หรือ 14C ซึ่งเป็นไอโซโทปของคาร์บอนที่หายากมากซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิกเป็นส่วนใหญ่ มีครึ่งชีวิต 5,700 ปี คาร์บอนในเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกฝังอยู่เป็นเวลาหลายล้านปี ดังนั้นจึงไม่มีอุณหภูมิ 14 องศาเซลเซียสเลย การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการอย่างรอบคอบสามารถระบุระดับการลดลงของ 14C ของ CO 2ในตัวอย่างอากาศแบบแยกส่วน ซึ่งสะท้อนถึงการมีส่วนร่วมจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการผลิตซีเมนต์ (ซึ่งไม่มี 14C) หรือที่รู้จักกันในนาม "การมีส่วนร่วมของ CO 2 ฟอสซิล " เมื่อทราบตำแหน่ง วันที่ และเวลาที่เก็บตัวอย่างอากาศ ทีมวิจัยใช้แบบจำลองการขนส่งในชั้นบรรยากาศเพื่อแยกความแตกต่างของ CO 2 เนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจากแหล่งธรรมชาติและอ่างล้างจานอื่นๆ และติดตามการเปลี่ยนแปลงที่มนุษย์สร้างขึ้นไปยัง ฟอสซิล CO2แหล่งที่พื้นผิว วิธีการใหม่ในการประเมินสินค้าคงเหลือ Sourish Basu ผู้เขียนนำซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ของ CIRES ที่ทำงานที่ NOAA ในระหว่างการศึกษากล่าวว่า "นี่เป็นวิธีใหม่ที่เป็นอิสระและมีวัตถุประสงค์ในการประเมินรายการปล่อยมลพิษที่อิงจากสิ่งที่เราสังเกตเห็นจริงในชั้นบรรยากาศ" ปัจจุบันเขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซาในรัฐแมรี่แลนด์ แม้ว่าความเชื่อมโยงระหว่างการปล่อย CO 2จากซากดึกดำบรรพ์กับ 14C ในชั้นบรรยากาศจะเป็นที่ทราบกันมานานหลายทศวรรษ แต่การสร้างการประมาณการการปล่อยก๊าซในระดับประเทศโดยอิงตาม 14C ในชั้นบรรยากาศจำเป็นต้องพัฒนาเทคนิคการวัดที่แม่นยำและกรอบการประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกไปพร้อม ๆ กัน ซึ่งเป็นหัวหอกสำคัญในอดีต 15 ปีโดยนักวิทยาศาสตร์ของ NOAA John Miller และนักวิทยาศาสตร์ Scott Lehman จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด "คาร์บอน-14 ช่วยให้เราสามารถดึงม่านกลับและแยก CO 2ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล" เลห์แมน หนึ่งในผู้เขียนรายงานกล่าว "มันให้ตัวติดตามแก่เราที่เราสามารถติดตามแหล่งที่มาบนพื้นดินได้ "จากนั้นเราสามารถรวมสิ่งเหล่านี้ขึ้นและเปรียบเทียบกับค่าประมาณการปล่อยก๊าซอื่น ๆ ในช่วงเวลาและพื้นที่ต่างๆ" จากล่างขึ้นบนเทียบกับบนลงล่าง การคำนวณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างแม่นยำจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้ท้าทายนักวิทยาศาสตร์มานานหลายปี วิธีการหลักสองวิธีที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน - สินค้าคงคลัง "จากล่างขึ้นบน" และการศึกษาบรรยากาศ "บนลงล่าง" ที่ใช้ในการรณรงค์ระดับภูมิภาค - แต่ละวิธีมีจุดแข็งและจุดอ่อน การประมาณการแบบ "จากล่างขึ้นบน" เช่น ค่าที่ใช้ใน EPA Inventory of US Greenhouse Gas Emissions and Sinks ได้รับการพัฒนาโดยการนับการปล่อย CO 2จากกระบวนการและประเภทเชื้อเพลิงต่างๆ จากนั้นจึงเพิ่มระดับการปล่อยตามบันทึกการใช้ เชื้อเพลิงฟอสซิล ในทางตรงกันข้าม การประมาณการแบบ "จากบนลงล่าง" จะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในความเข้มข้นของก๊าซที่ปล่อยออกมาในชั้นบรรยากาศและรูปแบบลมที่เชื่อมต่อบริเวณแหล่งกำเนิดพื้นผิวกับตำแหน่งการวัด สินค้าคงคลังจากล่างขึ้นบนสามารถให้รายละเอียดได้มากกว่าวิธีจากบนลงล่าง แต่ความแม่นยำขึ้นอยู่กับความสามารถในการติดตามกระบวนการปล่อยมลพิษทั้งหมดและความเข้มข้นตลอดเวลา ซึ่งเป็นงานที่ยากโดยเนื้อแท้ที่มีความไม่แน่นอนซึ่งไม่สามารถหาปริมาณได้ การศึกษาจากบนลงล่างถูกจำกัดด้วยความหนาแน่นของการวัดบรรยากาศและความรู้ของเราเกี่ยวกับรูปแบบการไหลเวียนของบรรยากาศ แต่อธิบายโดยปริยายสำหรับภาคส่วนที่เป็นไปได้ทั้งหมดของเศรษฐกิจที่ปล่อย CO 2 ทีมงานสร้างการประมาณการการปล่อย CO 2 จากซากดึกดำบรรพ์จากบนลงล่างประจำปีและรายเดือน สำหรับสหรัฐอเมริกาในปี 2010 ซึ่งเป็นปีแรกที่มีตัวอย่างบรรยากาศเพียงพอที่จะให้ผลลัพธ์ที่ชัดเจน ในการเปรียบเทียบจุดหนึ่ง พวกเขาเปรียบเทียบตัวเลขของพวกเขากับการประมาณการจากล่างขึ้นบนจากรายงานการปล่อยมลพิษประจำปี 2010 ของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) การประเมินของทีมงานเกี่ยวกับการปล่อยมลพิษทั้งหมดประจำปี 2010 ของสหรัฐอเมริกานั้นสูงกว่าประมาณการกลางของ EPA 5 เปอร์เซ็นต์ การประมาณการใหม่นี้ยังสูงกว่าการประเมินจากสินค้าคงคลังอื่นๆ ที่ใช้กันทั่วไปในการวิจัย CO 2 ระดับโลกและระดับภูมิภาคอย่างมีนัยสำคัญ ในทางกลับกัน ผลลัพธ์ในชั้นบรรยากาศดูเหมือนจะสอดคล้องกับการอัปเดตล่าสุดของผลิตภัณฑ์ข้อมูลการปล่อยก๊าซวัลแคนของสหรัฐฯ ที่พัฒนาโดยนักวิจัยที่ Northern Arizona University เนื่องจากนี่เป็นการประมาณการครั้งแรกที่สร้างขึ้นโดยใช้ระบบการสังเกตการณ์ใหม่ นักวิทยาศาสตร์จึงเตือนว่าควรพิจารณาเป็นการชั่วคราว ตอนนี้พวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการนำวิธีการนี้ไปใช้กับการวัดผลในปีต่อๆ ไป เพื่อพิจารณาว่าความแตกต่างที่พวกเขาเห็นนั้นแข็งแกร่งเมื่อเวลาผ่านไปหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าข้อดีอย่างหนึ่งของแนวทางนี้คือ ด้วยเครือข่ายการวัด 14C ที่ขยายตัว ทำให้มีศักยภาพในการคำนวณการปล่อยมลพิษจากภูมิภาคต่างๆ ซึ่งเป็นข้อมูลที่จะช่วยเพิ่มผลรวมของประเทศของ EPA รัฐต่างๆ เช่น แคลิฟอร์เนียและกลุ่มรัฐต่างๆ เช่น สมาชิกของโครงการริเริ่มก๊าซเรือนกระจกภูมิภาคตะวันออกได้กำหนดเป้าหมายการลดก๊าซเรือนกระจกของตนเอง และความสามารถในการประเมินการปล่อยก๊าซในระดับภูมิภาคโดยอิสระโดยใช้วิธีการจากบนลงล่างจะช่วยประเมินความพยายามในการลดการปล่อยก๊าซในระดับภูมิภาค จอห์น มิลเลอร์ นักวิทยาศาสตร์ของ NOAA กล่าวว่า "การตรวจสอบผลรวมรายปีและระดับภูมิภาคและแนวโน้มหลายปีโดยอิสระโดยใช้วิธีการอิสระเช่นนี้จะช่วยเพิ่มความมั่นใจในความถูกต้องของการรายงานการปล่อยมลพิษ และสามารถช่วยเป็นแนวทางกลยุทธ์การลดการปล่อยมลพิษในอนาคต" นักวิทยาศาสตร์ของ NOAA จอห์น มิลเลอร์กล่าว