مراقبة غازات الاحتباس الحراري

يُعدّ قياس الضغط الجوي أداةً أساسيةً لقياس ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، حيث يتم أولاً قياس حجم ودرجة حرارة وضغط كمية محددة من الهواء الجاف. تُجفف عينة الهواء بتمريرها عبر عدة مصائد من الثلج الجاف ، ثم تُجمع في وعاء سعة خمسة لترات. تُقاس درجة الحرارة باستخدام ميزان حرارة، ويُحسب الضغط باستخدام قياس الضغط الجوي . بعد ذلك، يُضاف النيتروجين السائل ، مما يؤدي إلى تكثف ثاني أكسيد الكربون وإمكانية قياسه بالحجم. ^{[ 1 ]} تصل دقة قانون الغاز المثالي إلى 0.3% في ظل هذه الظروف الضغطية.

استُخدمت أجهزة تحليل الأشعة تحت الحمراء في مرصد مونا لوا ومعهد سكريبس لعلوم المحيطات بين عامي 1958 و2006. تعمل هذه الأجهزة عن طريق ضخ عينة مجهولة من الهواء الجاف عبر  خلية طولها 40 سم. تحتوي خلية مرجعية على هواء جاف خالٍ من ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 1 ]} يُشعّ سلك نيكروم متوهج إشعاعًا واسع النطاق بالأشعة تحت الحمراء ، والذي ينقسم إلى شعاعين ويمر عبر خليتي الغاز. يمتص ثاني أكسيد الكربون جزءًا من هذا الإشعاع ، مما يسمح بوصول كمية أكبر من الإشعاع المار عبر الخلية المرجعية إلى الكاشف مقارنةً بالإشعاع المار عبر خلية العينة. تُجمع البيانات على مسجل بيانات شريطي. يُحدد تركيز ثاني أكسيد الكربون في العينة كميًا عن طريق المعايرة باستخدام غاز قياسي ذي محتوى معروف من ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 1 ]}

المعايرة هي طريقة أخرى لقياس ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، وقد استخدمتها لأول مرة مجموعة إسكندنافية في 15 محطة أرضية مختلفة. بدأوا بتمرير عينة هواء حجمها 100.0 مل عبر محلول من هيدروكسيد الباريوم يحتوي على مؤشر الكريزول فثالين . ^{[ 1 ]}

يُعدّ نظام الليدار التفاضلي لامتصاص الأشعة تحت الحمراء ذو ​​الدقة المكانية العالية (DIAL) وسيلةً لقياس انبعاثات غاز الميثان من مصادر متنوعة، بما في ذلك مواقع دفن النفايات النشطة والمغلقة. ^{[ 2 ]} يقوم نظام DIAL بإجراء مسح رأسي فوق مصادر الميثان ، ثم يفصل هذه المسوحات مكانيًا لقياس انبعاثات الميثان بدقة من كل مصدر على حدة. ويُعدّ قياس انبعاثات الميثان جانبًا بالغ الأهمية في أبحاث تغير المناخ ، إذ يُصنّف الميثان ضمن أكثر أنواع الهيدروكربونات الغازية تأثيرًا . ^{[ 2 ]}

يُعدّ أكسيد النيتروز أحد أبرز الغازات المُستنفدة للأوزون في الغلاف الجوي ، والتي تُنتجها الأنشطة البشرية . ^{[ 3 ]} ويُطلق هذا الغاز في الغلاف الجوي بشكل أساسي من مصادر طبيعية كالتربة والصخور، بالإضافة إلى عمليات بشرية كالزراعة. كما يتكوّن أكسيد النيتروز في الغلاف الجوي نتيجة تفاعل النيتروجين مع الأوزون المُثار إلكترونيًا في الطبقة الحرارية السفلى .

يُعدّ مطياف تحويل فورييه لتجربة كيمياء الغلاف الجوي ( ACE-FTS ) أداةً تُستخدم لقياس تركيزات أكسيد النيتروز في طبقات التروبوسفير العليا والسفلى . وقد أظهر هذا الجهاز، المُثبّت على القمر الصناعي الكندي SCISAT ، وجود أكسيد النيتروز في جميع أنحاء الغلاف الجوي على مدار الفصول، ويعود ذلك أساسًا إلى ترسب الجسيمات عالية الطاقة. ^{[ 3 ]} تُشير القياسات التي أجراها الجهاز إلى اختلاف التفاعلات المُسببة لتكوين أكسيد النيتروز في طبقة الثيرموسفير السفلى عن تلك المُسببة في طبقات الميزوسفير الوسطى والعليا . ويُمثّل ACE-FTS موردًا بالغ الأهمية في التنبؤ بنقص الأوزون المُستقبلي في طبقة الستراتوسفير العليا، وذلك من خلال مُقارنة الطرق المُختلفة التي يُطلق بها أكسيد النيتروز في الغلاف الجوي. ^{[ 3 ]}