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CONTAMINACIÓN. Primera red automatizada de sensores del mundo para medir las emisiones de gases de efecto invernadero en zonas urbanas

 

Dispositivo de medición de la red de sensores MUCCnet creado por la profesora Jia Chen, líder de detección y modelado ambiental, en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de TUM de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) en la azotea de un edificio en Taufkirchen. Fuente: F. Dietrich / TUM

MUCCnet: La tecnología de precisión permite cuantificar las emisiones de gases de efecto invernadero urbanas.

Múnich es el hogar de la primera red de sensores totalmente automatizada del mundo para medir las emisiones de gases de efecto invernadero urbanas basada en la detección remota de la atmósfera desde tierra. Ha sido desarrollado por científicos del grupo de Jia Chen, profesor de detección y modelado ambiental en la Universidad Técnica de Munich (TUM). Ahora, cualquiera puede ver los datos de medición a través de una plataforma de Internet.

La red de sensores MUCCnet (red de columnas de carbono urbano de Munich) consta de cinco instrumentos ópticos de alta precisión que analizan los espectros de luz del sol. Miden la concentración de los gases dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ) y monóxido de carbono (CO). Dado que cada gas tiene su propia “huella digital” espectral única, las concentraciones de estos gases se pueden determinar en las columnas de aire entre los instrumentos y el sol. Al medir una columna vertical de la atmósfera, se pueden eliminar las perturbaciones locales, como la influencia desproporcionada de las chimeneas vecinas. Por lo tanto, este tipo de balance de gases de efecto invernadero se considera particularmente sólido y preciso ”, dice Jia Chen.


Principio básico de las mediciones diferenciales de columna: con la ayuda de una estación a barlovento y al menos una estación a sotavento, se miden las concentraciones de GEI promediadas por columna. Las diferencias entre las dos estaciones son representativas de las emisiones generadas en la ciudad.


Mediciones en cinco lugares de Múnich y sus alrededores

Uno de los dispositivos de medición de MUCCnet está ubicado en el campus principal de TUM y mide las concentraciones del centro de la ciudad. Otros cuatro dispositivos se encuentran en las fronteras de la ciudad de Múnich en las cuatro direcciones cardinales (norte: Oberschleissheim, este: Feldkirchen, sur: Taufkirchen y oeste: Graefelfing).

Mapa general de las ubicaciones de los dispositivos de medición de la red de sensores MUCCnet establecida por Jia Chen, líder de modelado y detección ambiental, en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de TUM de la Universidad Técnica de Múnich (TUM). Fuente: TUM

Chen explica el principio en términos simples: “Instalamos un sensor a barlovento de la ciudad y el segundo a sotavento. Por lo tanto, cualquier aumento de gases entre el primer sensor y el segundo debe haberse generado desde el interior de la ciudad ". Para cubrir tantas direcciones de viento como sea posible, hay un sensor en cada dirección cardinal. Con la entrada de los datos de los sensores y los parámetros meteorológicos, las computadoras de alto rendimiento pueden crear un mapa de emisiones de la ciudad resuelto espacialmente.

Usar datos medidos para mejorar las cifras de emisión calculadas

Según el Acuerdo Climático de París, no se requieren mediciones atmosféricas para cumplir los objetivos de emisiones. "En cambio, las cifras de emisiones que escuchamos en las noticias se basan en cálculos", explica el profesor Chen. Entre otras cosas, esto hace que sea imposible detectar fuentes desconocidas hasta ahora, como fugas en gasoductos. Por lo tanto, el equipo de Jia Chen y líder del proyecto, Florian Dietrich, creó MUCCnet para medir las emisiones con alta precisión, lo que puede reducir las imprecisiones en los cálculos.

El confinamiento (coronavirus) como un experimento natural para la serie de datos de medición

La actual crisis de COVID-19 proporciona un experimento natural útil para los investigadores porque como resultado de los dos bloqueos alemanes en la primavera de 2020, así como el invierno de 2020/21 y la severa restricción del tráfico aéreo, ha habido cambios en las emisiones de gases de efecto invernadero urbanos, que pueden utilizarse para validar mediciones y modelos de transporte atmosférico.

Jia Chen, líder de detección y modelado ambiental del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de TUM de la Universidad Técnica de Munich (TUM) en un dispositivo de medición de la red de sensores MUCCnet en el techo de un edificio en el campus principal de la TUM en Munich. Fuente: TUM

Desafortunadamente, la vida útil del CO 2 es muy larga (varios cientos de años) y los resultados de las mediciones muestran que incluso un evento global tan drástico como esta pandemia no ha detenido el aumento anual de la concentración de CO 2 en la atmósfera.

Se puede acceder a los datos de medición en línea

Desde principios de 2021, los investigadores han operado un sitio web que no solo pone los datos de medición a disposición de todos, sino que también explica los dispositivos utilizados y los principios empleados para obtener los datos. Las partes interesadas pueden encontrar valores absolutos de concentraciones de gases de efecto invernadero en el portal y pueden, por ejemplo, hacer comparaciones entre estaciones en diferentes ubicaciones.

“Dado que el cambio climático es un problema global, la red de Munich debería ser solo el primer paso”, dice Chen. En el futuro, el equipo de Chen planea utilizar mediciones de satélites de gases de efecto invernadero existentes para expandir los métodos y modelos desarrollados en Munich en todo el mundo y así hacer una contribución decisiva para comprender y resolver el problema climático.

Fuente: “MUCCnet: Munich Urban Carbon Column network” by Florian Dietrich, Jia Chen, Benno Voggenreiter, Patrick Aigner, Nico Nachtigall and Björn Reger, 11 February 2021, Atmospheric Measurement TechniquesDOI: 10.5194/amt-14-1111-2021

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