由於美國宇航局的一顆衛星對大氣中的溫室氣體二氧化碳進行了前所未有的詳細測繪，科學家們對植物如何工作以及陸地和海洋如何吸收和釋放二氧化碳有了更多的瞭解。這些資訊可以幫助我們弄清楚我們的世界將如何應對全球變暖。

最新研究表明，在2015-2016年厄爾尼諾ño、 例如，熱帶地區的乾旱、高溫和火災導致三大洲的植物和土壤產生了有記錄以來最大的二氧化碳增長。植物利用二氧化碳來生長，並從大氣中吸收二氧化碳。但在這一事件中，由於南美、非洲和亞洲降雨少，氣溫高於正常水平，一些植物吸收的二氧化碳沒有那麼多；其他人死亡和分解更快，釋放出他們從空氣中提取的碳。新觀察到的行為可能為氣候變化如何創造新的反饋系統，加速全球變暖提供線索。

這些發現發表在今天在科學上發表的五項研究中，僅僅是2014年NASA發射的一個任務的第一批發現。這顆名為環繞地球的碳天文臺2，或OCO-2號衛星的設計是為了監測我們星球大氣中的二氧化碳。自19世紀工業革命以來，二氧化碳水平一直在上升，由於二氧化碳是一種蓄熱溫室氣體，我們的星球正在升溫。今天，我們不斷地透過燃燒化石燃料排出大量的碳，但是大約25%的碳排放被海洋吸收，另外25%的碳被植物抽真空。今天的論文是關於碳如何被吸收的解釋的開始，如果這些過程將隨著世界的持續升溫而持續下去。

“在100年內，世界可能會是什麼樣子存在很多不確定性，更多地瞭解我們現在看到的情況可以幫助我們更好地預測未來的情況，”美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）OCO-2任務副專案科學家Annmarie Eldering說，他是其中的幾個研究的共同作者。

OCO-2衛星每天環繞地球飛行14次，每天收集約10萬次測量資料——包括在海洋中部和亞馬遜雨林等以前很少被觀測到的地區。利用這些資料，研究人員整理了一張地球上二氧化碳濃度的地圖，以瞭解氣體是如何被吸收和排放的，以及它是如何擴散到大氣中的。

其中一項研究中描述的一張這樣的地圖顯示了北半球——大多數大陸所在的地方——在冬天是如何被二氧化碳吞沒的。但隨著春天的到來，植物重新活躍起來，濃度急劇下降。”對我來說，就像‘哇！’”埃爾德林說看起來像是有個怪物咬了這些地區的二氧化碳。另一項研究表明，OCO-2衛星可以用來追蹤像火山和洛杉磯這樣的小面積地區的二氧化碳。這不僅可以用來更好地瞭解城市汙染，還可以用來預測火山何時爆發。

隨著科學家們不斷鑽研最初幾年的資料，以下是他們迄今為止的一些主要發現。

厄爾尼諾ño

OCO-2衛星於2014年7月發射，就在最強烈的厄爾尼諾現象開始之前ñ“永遠不會。”科羅拉多州立大學的大氣科學教授Scott Denning沒有參與這項研究，他說：“這隻是愚蠢的運氣。”厄爾尼諾ñ是一種反覆出現的氣候模式，它將溫暖的海水帶到熱帶太平洋，影響全球的天氣。第一個厄爾尼諾ñ觀測到的衛星真是糟透了。

其中一篇科學論文報道，與2011年相比，在正常情況下，大氣中的二氧化碳排放量增加了250億噸。這些額外的碳來自南美、非洲和亞洲的熱帶地區，這些地區的植物反應各不相同。在南美洲，植物的生長受到乾旱的阻礙，導致它們吸收的二氧化碳比平常少。在非洲，高溫使死去的植物更快地分解，釋放出大量的二氧化碳。而在亞洲，乾旱和高溫導致森林火災，也將大量的碳排放到空氣中。

在另一項研究中，研究人員觀察了相同的厄爾尼諾現象ño影響了海洋。儘管世界海洋吸收了約25%的二氧化碳排放量，但不同的海洋表現不同：北大西洋吸收二氧化碳，熱帶太平洋通常釋放CO2，研究共同作者Abhishek Chatterjee在美國宇航局哥達德工作，他是大學空間研究協會的科學家。這是因為從東向西橫掃太平洋的強風將富含二氧化碳的深海海水帶到了海面。從那裡，部分二氧化碳洩漏到大氣中。

但在厄爾尼諾期間ño、 這些風減弱，把較少的二氧化碳帶到地表。這意味著空氣中分散的碳更少。但是有多少呢？2015年3月至7月，厄爾尼諾現象的頭幾個月，熱帶太平洋的二氧化碳洩漏率下降了54%ño、 查特吉和他的同事發現。隨後，隨著南美、非洲和亞洲的植物釋放出大量的碳，二氧化碳的濃度急劇上升，正如另一篇科學論文所描述的那樣。

查特吉說：“對於碳迴圈社群來說，這確實是第一次。科學家們一直想知道厄爾尼諾期間二氧化碳到底是如何波動的ñ哦，陸地和海洋扮演著什麼樣的角色，這些論文最終為這些問題提供了一些答案。”來自OCO-2的觀測已經解決了這個關鍵的科學難題。

火山和城市

OCO-2衛星進行了高解析度的測量，研究人員可以在很小的範圍內觀察二氧化碳的濃度，比如城市或火山。例如，根據一項科學研究，洛杉磯上空的二氧化碳含量在冬季高於夏季，因為冬季植物吸收的二氧化碳較少，死亡的植物也比夏季多。JPL的分析地球化學家、主要作者florianschwandner說，在汽車和發電廠排放量較多的城市地區，排放量也高於郊區。研究結果表明，OCO-2衛星可以快速掃描城市的汙染狀況，補充了地面測量的不足。

OCO-2衛星還可以用來監測活火山，比如萬那杜的亞蘇爾火山，它不斷噴出富含二氧化碳的羽流。測量結果表明，雅索爾每天排放41.6千噸二氧化碳。當一座火山釋放出二氧化碳時，意味著新的一批巖漿正在向地表移動——這是動蕩的跡象。所以這項新技術可以用來預測火山爆發，施萬德納說“我們不能阻止火山，但我們可以疏散人們，”他說我們越早知道就越好。”

光合作用

OCO-2衛星還可以探測植物何時利用太陽能生長，這一過程被稱為光合作用。在光合作用過程中，植物向大氣中釋放出微量的能量，有效地發光。根據另一項發表在《科學》雜誌上的研究，這種輝光肉眼是看不見的，但OCO-2衛星卻看不見，它的測量解析度遠遠高於美國宇航局（NASA）的全球臭氧監測儀器2號（Global Ozone Monitoring Instrument 2）等以前的衛星。

檢測光合作用是瞭解植物是否吸收二氧化碳的關鍵。這些測量被用於兩個El-Ni中的一個ño論文，在2015-2016年厄爾尼諾事件期間ño、 南美洲的植物沒有吸收那麼多的碳。埃爾德林說，在未來，隨著全球變暖，這些全球範圍內對光合作用的觀測可以用來改進對未來作物產量的預測。

所有這些觀測都有一個主要目標：幫助我們更好地瞭解我們生活的星球——以及它在未來將如何變化。而監測二氧化碳可以幫助我們解開謎團。”“二氧化碳影響氣候變化，但氣候變化也影響二氧化碳，”丹尼說有點雙重打擊。”