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Potential of Spaceborne Lidar Measurements of Carbon Dioxide and Methane Emissions from Strong Point Sources

Kiemle, Christoph und Ehret, Gerhard und Amediek, Axel und Fix, Andreas und Quatrevalet, Mathieu und Wirth, Martin (2017) Potential of Spaceborne Lidar Measurements of Carbon Dioxide and Methane Emissions from Strong Point Sources. Remote Sensing, Seiten 1-16. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs9111137. ISSN 2072-4292.

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Offizielle URL: http://www.mdpi.com/2072-4292/9/11/1137/pdf

Kurzfassung

Emissions from strong point sources, primarily large power plants, are a major portion of the total CO2 emissions. International climate agreements will increasingly require their independent monitoring. A satellite-based, double-pulse, direct detection Integrated Path Differential Absorption (IPDA) Lidar with the capability to actively target point sources has the potential to usefully complement the current and future GHG observing system. This initial study uses simple approaches to determine the required Lidar characteristics and the expected skill of spaceborne Lidar plume detection and emission quantification. A Gaussian plume model simulates the CO2 or CH4 distribution downstream of the sources. A Lidar simulator provides the instrument characteristics and dimensions required to retrieve the emission rates, assuming an ideal detector configuration. The Lidar sampling frequency, the footprint distance to the emitting source and the error of an individual measurement are of great importance. If wind speed and direction are known and environmental conditions are ideal, an IPDA Lidar on a 500-km orbit with 2 W average power in the 1.6 �m CO2 absorption band, 500 Hz pulse repetition frequency, 50 m footprint at sea level and 0.7 m telescope diameter can be expected to measure CO2 emission rates of 20 Mt/a with an average accuracy better than 3% up to a distance of 3 km away from the source. CH4 point source emission rates can be quantified with comparable skill if they are larger than 10 kt/a, or if the Lidar pulse repetition frequency is augmented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/116537/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Potential of Spaceborne Lidar Measurements of Carbon Dioxide and Methane Emissions from Strong Point Sources
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kiemle, Christophdlr, ipahttps://orcid.org/0000-0003-1231-2813NICHT SPEZIFIZIERT
Ehret, Gerharddlr, ipaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amediek, Axeldlr, ipahttps://orcid.org/0000-0002-5076-1559NICHT SPEZIFIZIERT
Fix, Andreasdlr, ipahttps://orcid.org/0000-0003-2818-9290NICHT SPEZIFIZIERT
Quatrevalet, Mathieudlr, ipaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wirth, MartinDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2017
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3390/rs9111137
Seitenbereich:Seiten 1-16
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon dioxide and methane emissions; satellite remote sensing; IPDA Lidar; Gaussian plume; localized point sources
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - LIDAR-Forschung und - Entwicklung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Kiemle, Dr.rer.nat. Christoph
Hinterlegt am:04 Dez 2017 11:45
Letzte Änderung:02 Nov 2023 13:10

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