Vue d'artiste de l'Observatoire du carbone en orbite (OCO)-2 de la NASA, l'une des cinq nouvelles missions scientifiques de la Terre de la NASA dont le lancement est prévu en 2014, et l'un des trois gérés par JPL. Avec le dioxyde de carbone atmosphérique maintenant à sa concentration la plus élevée dans l'histoire enregistrée, la nécessité de préciser, global, les mesures spatiales de ce gaz à effet de serre clé n'ont jamais été aussi urgentes. Comme les niveaux de dioxyde de carbone ont augmenté, il y a aussi des incertitudes à leur sujet - nous n'avons pas encore une idée claire de la façon dont ces émissions sont réparties entre l'océan terrestre, terre et atmosphère, ou comment les forêts de la Terre, les plantes et l'océan réagiront à l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone à l'avenir. OCO-2 abordera ces questions cruciales pour nous aider à mieux évaluer la santé de notre planète en réchauffement. Crédit :NASA/JPL-Caltech
C'est une énigme scientifique avec d'énormes implications pour notre avenir :comment notre planète réagira-t-elle aux niveaux croissants de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ?
Cette question en apparence simple est particulièrement délicate car le carbone, élément essentiel de la vie sur Terre, ne reste pas en un seul endroit ou ne prend qu'une seule forme. Le carbone sous ses multiples formes, à la fois de sources naturelles et d'origine humaine, se déplace dans et parmi l'atmosphère, l'océan et la terre comme respire notre planète vivante. Suivre et inventorier le carbone et démêler les nombreux processus complexes qui le font se transformer à travers la planète est un défi épique.
Et c'est là qu'intervient la NASA.
L'agence est un pionnier dans l'utilisation de capteurs spatiaux et aéroportés pour observer et quantifier le carbone dans l'atmosphère et à travers la terre et l'océan, travailler avec de nombreux partenaires américains et internationaux.
Depuis plus de deux décennies, La NASA a utilisé le point de vue de l'espace pour s'attaquer au puzzle de carbone une pièce à la fois. L'agence a investi des centaines de millions de dollars dans les outils nécessaires pour faire le travail, de la construction et du lancement d'engins spatiaux et du développement de nouveaux instruments et ensembles de données intégrés au financement de la recherche fondamentale, travail de terrain et modélisation informatique. Et cet investissement se poursuit aujourd'hui.
Plusieurs vaisseaux spatiaux de la NASA, dont certains construits et gérés par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, collectent actuellement des observations mondiales utilisées pour suivre différentes formes de carbone que les scientifiques utilisent dans le vaste domaine appelé science du cycle du carbone, qui comprend les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane.
La vision globale de la NASA sur la vie végétale dans l'océan et sur terre joue un rôle essentiel dans la compréhension du carbone provenant de sources naturelles et d'origine humaine lorsqu'il se déplace dans et parmi l'atmosphère, l'océan et la terre comme respire notre planète vivante. Crédit :NASA
La plus récente mission d'observation du carbone de la NASA en orbite, lancé en 2014, est l'Observatoire du carbone en orbite construit par le JPL-2 (OCO-2), qui est sans précédent, des mesures mondiales précises des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et fournissant des informations uniques sur les processus naturels contrôlant les échanges de carbone entre la terre et l'air et entre l'atmosphère et l'océan. Les données OCO-2 ont permis aux scientifiques d'étudier en détail comment les changements de précipitations modifient la quantité de carbone stocké ou libéré par la végétation et comment les changements de température de l'océan affectent la capacité de l'eau à absorber le dioxyde de carbone.
La NASA soutient une variété de programmes de recherche liés au carbone totalisant environ 100 millions de dollars par an qui explorent les processus physiques et biologiques contrôlant la manière dont l'environnement changeant de notre planète influence et est influencé par la vie sur Terre.
Recherche financée par la NASA en écologie terrestre, par exemple, étudie comment les changements dans la structure et la fonction des écosystèmes influencent les cycles régionaux et mondiaux du carbone. La NASA finance une campagne de terrain pluriannuelle en Alaska et dans le nord-ouest du Canada appelée ABoVE (The Arctic-Boreal Vulnerability Experiment) qui étudie comment les changements dans le pergélisol et les écosystèmes arctiques dans un climat en réchauffement entraînent des changements dans l'équilibre du carbone se déplaçant entre l'atmosphère et terre. Plusieurs scientifiques du JPL font partie de l'équipe ABoVE.
Les efforts de recherche en cours en biologie océanique et en biogéochimie se concentrent sur la compréhension et la prévision des changements écologiques et biogéochimiques dans la partie supérieure de l'océan. Étant donné que les écosystèmes océaniques jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone de la Terre, il est essentiel de mieux comprendre et quantifier les mécanismes des flux de carbone et leur interaction avec les écosystèmes locaux.
Ce mois d'août, La NASA se lance dans une expédition océanographique dans le nord-est du Pacifique appelée EXPORTS (l'étude sur les processus d'exportation dans l'océan à partir de la télédétection) qui aidera les scientifiques à développer la capacité de mieux prédire comment le carbone dans l'océan se déplace, qui pourrait changer à mesure que le climat de la Terre change. La National Science Foundation est co-sponsor de l'expédition.
Tout comme la recherche fondamentale sur le cycle du carbone de la Terre continue d'être une activité vigoureuse à la NASA, il en va de même du développement de nouveaux outils spatiaux pour la surveillance du carbone. Plusieurs sont maintenant sur le point de lancer et en développement.
Une campagne de terrain pluriannuelle de la NASA en Alaska et dans le nord-ouest du Canada étudie comment les changements dans les écosystèmes arctiques tels que les forêts boréales dans un climat en réchauffement entraînent des changements dans l'équilibre du carbone se déplaçant entre l'atmosphère et la terre. Crédit :NASA
L'ECOSTRESS (l'expérience ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer sur la station spatiale), gérée par le JPL, devrait être lancé cet été vers la Station spatiale internationale, effectuera les toutes premières mesures de l'utilisation de l'eau par les plantes et du stress de la végétation sur les terres. Ces données devraient fournir des informations clés sur la façon dont les plantes relient le cycle mondial du carbone de la Terre avec son cycle de l'eau.
Plus tard cette année, ECOSTRESS sera rejoint sur la station spatiale par GEDI, l'enquête sur la dynamique des écosystèmes mondiaux. GEDI utilisera un laser spatial pour mesurer avec précision la hauteur du couvert végétal dans les régions boisées du monde afin d'aider à estimer la quantité de carbone emprisonnée dans les forêts et comment cette quantité change au fil du temps.
Début 2019, L'instrument OCO-3 du JPL doit être lancé vers la station spatiale pour compléter les observations OCO-2 et permettre aux scientifiques de sonder le cycle quotidien des processus d'échange de dioxyde de carbone sur une grande partie de la Terre.
Et encore dans les premiers stades de développement est la mission Geostationary Carbon Cycle Observatory (GeoCarb), lancement prévu au début des années 2020. GéoCarbe, qui inclut la participation au JPL, sera pionnier dans la quantification et le suivi des stocks de carbone du Nord, Amérique centrale et du Sud depuis l'orbite géostationnaire. L'instrument de la NASA, être lancé sur un satellite de communication commercial, collectera 10 millions d'observations par jour de dioxyde de carbone, méthane et monoxyde de carbone.
La presse complète de la NASA sur la science du cycle du carbone et le développement de nouveaux outils de surveillance du carbone devrait rester une priorité absolue pour les années à venir.
