Medição transversal do metano no continente norte-americano com o analisador de fluxo Picarro

Dr. Ira Leifer, Instituto de Ciências Marinhas, Universidade da Califórnia, Santa Barbara

Santa Barbara, Califórnia - Os cientistas Ira Leifer, Paige Farrell e Dan Culling da Universidade da Califórnia em Santa Barbara concluíram recentemente medições de metano no sul dos Estados Unidos para entregar seu analisador de fluxo Picarro a um navio de espera em Louisiana. O analisador Picarro e outros equipamentos foram originalmente destinados apenas para medições a bordo, mas o Dr. Leifer acredita que, considerando as taxas de transporte e o custo de chegar ao porto, eles podem conduzir o instrumento e aproveitar a oportunidade de coletar dados de metano móvel a longas distâncias. A equipe alugou imediatamente uma caravana, instalou os instrumentos e conduziu quase dia e noite por duas semanas, partindo de Santa Barbara, Califórnia, para Cocodrile, Louisiana, e São Petersburgo, Flórida, antes de retornar ao sul da Califórnia. Embora a medição móvel seja cada vez mais popular, até onde sabemos, esta equipe é a que está adicionando componentes on-line a bordo do veículo para permitir a medição móvel no solo.

A equipe carregou um cromatográfico de gás (GC), GPS, regulador de potência, vários computadores portáteis com modem de telefone celular, um analisador de fluxo Picarro e uma abertura de amostragem de ar personalizada de 30 pés, conhecida como um "pressor de ar". A abertura de amostragem de ar é feita de um tubo ABS de 4 polegadas que destaca 10 pés na frente da caravana. O desafio da equipe foi evitar que o GC fosse afetado pelas vibrações do solo e das paredes. Para isso, a equipe transformou a área de dormitório grande em um laboratório de química analítica temporária e configurou cilindros de gás e bombas de vácuo no armário. Após uma série de experimentos repetidos, a equipe usou uma almofada semi-inflável de tamanho grande e vários panos impermeáveis ​​de duas camadas preenchidos com partículas de plástico de espuma de Shutterlon e um compensado com suporte de gel tipo "Dr. Scholl" sobre a almofada abaixo das pernas do GC para obter isolamento vibracional. Para completar a missão, a equipe usou cordas elásticas e cordas para amarrá-los juntos.

Uma vez iniciado e operacional, a equipe obteve medições de metano do GC a cada 50 segundos, enquanto o analisador de fluxo Picarro registra dados de metano, dióxido de carbono e vapor de água a uma frequência de 2 Hz. Os métodos de medição utilizados são: primeiro, o uso de instrumentos para identificar as características do metano e, por meio do reconhecimento visual das características geológicas ou humanas, a identificação dos pontos de interesse (pontos quentes do metano). Em seguida, use dados locais de vento e dados meteorológicos recuperados de sites on-line para viajar na direção do aumento da concentração de metano até encontrar e confirmar a fonte.

Ao longo da caminhada, a equipe foi capaz de aperfeiçoar constantemente o método e se adaptar rapidamente às mudanças nas condições. Por exemplo, depois de descobrir que o carro era uma fonte duradoura de metano, eles ajustaram o cronograma de calibração para medir quando o tráfego diminuía à noite. Daniel também observou que a capacidade de medição sincronizada de dióxido de carbono do instrumento Picarro desempenha um papel importante na identificação de quando os gases de escape do carro contaminam a amostra de ar, o que geralmente leva a mudanças de rota. Da mesma forma, quando tentaram medir o fundo no deserto de Mojave, descobriram que mesmo as emissões de cidades mais pequenas com menos de 10 casas causavam interrupções repetidas no fundo ambiental.

Ao dirigir uma caravana sem parar frequentemente para encontrar um lugar para comer, ir ao banheiro ou hospedar-se, a equipe conseguiu medições contínuas durante a caminhada de 11 dias. Na verdade, o trabalho de medição geralmente é interrompido apenas durante a calibração, a reabastecimento de cilindros de gás ou a reparação de problemas com o instrumento. Quando a equipe estava em uma área remota, o cilindro se esgotou, mas teve a sorte de evitar longos atrasos. A filial da Airgas na Louisiana veio ao resgate e alterou a rota de um lote de gás calibrado originalmente enviado para a Califórnia, permitindo que a equipe continuasse as medições. Ao longo da viagem, vários pesquisadores registraram mais de 6.000 medições de GC e mais de 40 horas de dados do instrumento Picarro de 2 Hz apenas no sul da Califórnia. No entanto, o valor desta viagem não está apenas na quantidade de dados coletados. Os conjuntos de dados abrangem uma variedade de fontes de metano, incluindo fontes antropógenas previsíveis, como refinarias e cidades, e fontes naturais, como zonas úmidas.

Surpreendentemente, a fonte de metano medida nesta viagem é de origem natural. Enquanto a equipe viajou para o poço de albedrão de La Breia, embora fosse esperado um sinal de metano evidente, as emissões de metano geológico que escaparam do poço de albedrão e de suas áreas circundantes ainda eram muito maiores do que as esperadas. De acordo com os dados coletados, isso pode representar um quarto do total do condado de Los Angeles. Outros pontos de medição relatados incluem um perfil atmosférico vertical da bacia de Los Angeles obtido ao conduzir através das montanhas de San Bernardino. Além disso, a intensidade das emissões estimadas da fumaça foi ultrapassada três vezes durante incêndios florestais de grande escala no próximo estado da Louisiana.

Falando sobre a experiência, Dr. Leifer disse: “A maioria das pessoas escolhe parques nacionais quando viajam por estrada, enquanto nós estamos atravessando o interior industrial dos Estados Unidos, o que também é maravilhoso. Em vez de uma viagem por estrada normal, temos que nos concentrar e prestar atenção aos detalhes do terreno, do vento e dos eventos. Essa experiência nos permite ver coisas com uma perspectiva totalmente nova que a maioria das pessoas normalmente não pensa.”

A equipe publicou seus resultados na revista Atmospheric Environments. Na segunda parte do seu plano de apresentação especial, eles compararão e vincularão os resultados da pesquisa com dados de satélite (espectrômetros de absorção de imagens de cartografia atmosférica e satélites de observação de gases de efeito estufa). A viagem foi tão bem sucedida que a equipe planejou viajar para o Delta McKenzie no Ártico do Canadá no verão para medições e, possivelmente, para outra medição transversal do metano continental norte-americano no outono.

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