Vedci z Katedry aplikovanej fyziky na University of Eastern Finland (UEF) a Natural Resources Institute Finland (Luke Maaninka) spájajú svoje sily v projekte, ktorý sa začal v roku 2021. Ich cieľom je vyvinúť novú metódu merania bilancie skleníkových plynov v poľnohospodárskych oblastiach.

Nová metóda je založená na laserových meraniach a tomografii alebo prierezovom zobrazení, ktoré umožňuje trojrozmerné sledovanie výmeny a vývoja skleníkových plynov.

Dvanásť percent emisií skleníkových plynov vo Fínsku je spôsobených poľnohospodárstvom; ak sa započíta aj vplyv využívania pôdy, zaťaženie fínskeho poľnohospodárstva skleníkovými plynmi sa takmer zdvojnásobí. Postupy hospodárenia na farmách – vrátane výberu druhov rastlín, hnojenia, používania organických hnojív a manipulácie s vodnou hladinou v organických pôdach – možno použiť na zníženie emisií spôsobených rastlinnou výrobou a zníženie jej uhlíkovej stopy.

Na overenie vplyvu poľnohospodárskych postupov na výmenu plynov sú potrebné spoľahlivé metódy merania toku skleníkových plynov. Vhodnou metódou môžeme vidieť, kedy bolo pole záchytom alebo zdrojom skleníkových plynov v rôznych fázach pestovania plodín a prepojiť tieto informácie s poľnohospodárskou praxou.

Meranie skleníkových plynov v teréne

V súčasnosti používané metódy na bilanciu skleníkových plynov v poľných podmienkach sú metódy bodovej komory a techniky Eddy Covariancie (EC) na úrovni ekosystému. Obidve majú svoje výhody a obmedzenia: Merania komory sú jednoduché a robustné; poskytujú údaje len z obmedzenej oblasti poľa a zber údajov pomocou nich je časovo náročný. EC metóda na druhej strane umožňuje nepretržité monitorovanie, ale vyžaduje drahé prístrojové vybavenie a špeciálne znalosti o spracovaní a interpretácii údajov. Okrem toho, keďže metóda EC poskytuje priemerné informácie na úrovni celého ekosystému, neberie do úvahy malé priestorové rozdiely v pôdnych charakteristikách a procesoch.

V súčasnosti sa paralelne používajú komorové merania a EC metóda, aby sa získali informácie o časovom vývoji bilancie skleníkových plynov v teréne a jej priestorových variáciách. Nové meracie techniky by však boli užitočné – najmä ak by mohli poskytnúť všestrannejšie informácie o priestorových a časových zmenách bilancie skleníkových plynov.

Tomografia – Prierezové zobrazovanie

Tomografia je známa svojimi medicínskymi aplikáciami. Skutočne, snímky z magnetickej rezonancie a röntgenovej počítačovej tomografie sa pravidelne objavujú v televíznych seriáloch, a čo je dôležitejšie, už desaťročia pomáhajú aj lekárom v nemocniciach. V spoločnom výskume UEF a Luke sa tomografické zobrazovanie dostane do nového prostredia: poľnohospodárskej oblasti.

Výskumníci sa zameriavajú na určenie rovnováhy skleníkových plynov pomocou laserovej zobrazovacej techniky označovanej ako laserová disperzná tomografia. Táto nová modalita prierezového zobrazovania využíva matematické modelovanie a takzvané inverzné metódy. Pomocou matematických metód sa laserové merania premieňajú na tomografické snímky alebo mapy, ktoré odhaľujú zdroje a záchyty skleníkových plynov v rôznych časových okamihoch. Na začiatku výskumu je vyvinutá tomografia a aplikovaná na stanovenie bilancie oxidu uhličitého a metánu. V ďalšej etape sa technika rozšíri o monitorovanie oxidu dusného – väčšinu emisií tohto skleníkového plynu spôsobuje poľnohospodárstvo.

Ak bude úspešná, nová technika umožní dlhodobé monitorovanie skleníkových plynov v terénnych podmienkach a umožní nepretržité mapovanie poľných plôch o rozlohe desiatok hektárov. Najdôležitejšie je, že tomografické mapovanie umožňuje určiť mapy bilancie skleníkových plynov, ktoré sú priestorovo premenlivé.

Docent Aku Seppänen, Katedra aplikovanej fyziky, koordinuje spoločný projekt University of Eastern Finland a Natural Resources Institute Finland. Projektu s názvom „Tomografia v teréne – nová metóda monitorovania vplyvov hospodárenia na bilanciu skleníkových plynov v poľnohospodárstve“ udelila Regionálna rada Pohjois-Savo na roky 2021-2023 grant Európskej únie vo výške 393 000 EUR. – program EÚ. Partnermi projektu sú aj spoločnosti Yara Suomi Oy, Valio Oy a MTK Pohjois-Savo.

Viac informácií:

Aku Seppänen, Associate Professor, Department of Applied Physics, University of Eastern Finland, 040 7405624, Aku.Seppanen(a) uef.fi

Perttu Virkajärvi, Principal scientist, Natural Resources Institute Finland, Maaninka, 029 5326641, perttu.virkajarvi(a) luke.fi

Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.uef.fi, zverejnené: 7. 12. 2021, autor: rpa