Le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre le plus important dans l'atmosphère et son gradient de concentration vertical est important pour une compréhension et une interprétation précises du réchauffement climatique, l'inversion des sources et des puits de carbone, la calibration et la validation des modèles de transport atmosphérique, et les mesures de télédétection.

Instruments conventionnels de mesure de dioxyde de carbone de haute précision, en raison de la grande taille, masse lourde de systèmes de support et prix élevé, sont difficiles à appliquer à l'observation verticale, ainsi, la mesure in situ des profils verticaux du dioxyde de carbone dans la couche limite est rare.

Après des années d'efforts, le Groupe Cycle du Carbone et Changement Climatique de l'Institut de Physique Atmosphérique (IAP), Académie chinoise des sciences, et le professeur Ning Zeng de l'Université du Maryland, NOUS., a développé avec succès un instrument de surveillance du dioxyde de carbone miniaturisé à faible coût basé sur la technologie infrarouge non dispersive. La petite taille et le poids léger de l'instrument le rendent facile à monter sur un dispositif de sondage pour l'observation verticale des concentrations de dioxyde de carbone (Figure 1).

Du 8 au 14 janvier 2019, l'équipe de recherche a chargé l'instrument sur un système de détection verticale du ballon captif du sous-centre des sciences de l'atmosphère, Réseau chinois de recherche sur les écosystèmes, IAP et a mené avec succès des observations in situ de la distribution verticale du dioxyde de carbone dans la couche limite (0-1000 m) dans la partie sud-ouest de la ville de Shijiazhuang, Province du Hebei, Chine. Dr Yinghong Wang, un chercheur du groupe du Pr Yuesi Wang, collecté des échantillons de gaz de différentes hauteurs et les a mesurés avec précision avec un chromatographe en phase gazeuse en laboratoire.

De l'analyse des données, l'instrument miniaturisé a produit des résultats de profil vertical de dioxyde de carbone très cohérents avec ceux obtenus par les analyseurs conventionnels de chromatographie en phase gazeuse. "Après une semaine d'observations continues, nous avons constaté que la concentration en dioxyde de carbone tend fondamentalement à diminuer avec l'augmentation de l'altitude et que la distribution verticale de la concentration en dioxyde de carbone dans la couche limite est principalement influencée par la stabilité de la couche limite et des sources d'émission, et ces résultats ont été confirmés par des simulations de modèles atmosphériques, " explique l'auteur correspondant, Dr Pengfei Han, de l'IAP. Tous ces résultats ont récemment été publiés dans Lettres scientifiques atmosphériques et océaniques .

L'instrument miniaturisé fournit une méthode simple et efficace pour l'observation verticale du dioxyde de carbone, ce qui est prometteur pour les applications et a une valeur de réplication élevée. « Basé sur le soutien du Programme national de recherche et de développement clés [numéro de subvention 2017YFB0504000], nous avons mis en place un réseau d'observation à haute densité à Pékin, Tianjin, et les régions du Hebei en utilisant les avantages d'un instrument aussi peu coûteux et de haute précision, et observé les caractéristiques temporelles et spatiales des changements de dioxyde de carbone urbain à l'échelle du kilomètre, qui fournira des données scientifiques pour l'élaboration des politiques concernant la réduction des émissions de carbone et le développement à faible émission de carbone en Chine, " conclut le Dr Han.