Development and First Deployment of an Innovative Airborne δ13C(CH4) In Situ Measurement Setup
Notice bibliographique
Résumé
Recent atmospheric methane concentrations show an accelerated increase, but the contributions of the underlying emitters are poorly understood. Recording the stable carbon isotope ratio of methane (δ13C(CH4)) is a powerful tool for CH4 source attribution and the understanding of the global methane budget. The airborne measurement of δ13C(CH4) provides the advantages of reaching remote areas and covering large-scale regions, but is challenging regarding sufficient precision while maintaining high spatial measurement density. The state of the art technique is to collect airborne gas samples for subsequent laboratory analysis by isotope ratio mass spectrometry, with high δ13C(CH4) precision of 0.05 ‰. Here we present an innovative in situ airborne system for the measurement of δ13C(CH4), called MIRACLE. MIRACLE consists of a conventional Picarro cavity ring down greenhouse gas analyzer (G2210-i) for the measurement of CH4 and δ13C(CH4), and a sampler unit. The sampler enables the collection of six gas samples in 2 l stainless steel tanks, in a short time (20 s each) via a metal bellows pump, which allows for the specific sampling of small-scale features, such as point source emissions. The sampling is followed by an extended period of subsequent analysis (up to 10 min). Using this setup, we achieve sufficient δ13C(CH4) precision (1σ uncertainty of 0.34 ‰) and an average of five samples per flight hour, allowing for a large number of samples for long flights. Due to the resulting dense coverage with sufficient precision, this novel approach allows for airborne δ13C(CH4) characterization of small-scale methane emitters and large-scale gradients. We employed MIRACLE aboard the research aircraft HALO during the CoMet 2.0 Arctic campaign in summer 2022, which focused on characterizing natural and anthropogenic methane sources in Canada. In this presentation, a proof of concept for the instrument is elaborated, including the investigation of sample purity and measurement comparisons with other instruments. Additionally, we show δ13C(CH4) signatures revealed by the method of Keeling analysis of measurements obtained during CoMet 2.0 and compare them to previous studies. The airborne operation of the MIRACLE instrument combines the advantages of increased precision δ13C(CH4) measurements, typically only possible under stable laboratory conditions, with the in situ, near real time data analysis and the large-scale sampling of secluded areas. MIRACLE will be deployed during the DLR GHGMon campaign (June 2023) to investigate the δ13C(CH4) ratio of agricultural sources of methane in the Netherlands.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,004 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».