奶牛場(chǎng)生產(chǎn)大量的兩種東西:牛奶和糞便。牛奶可以進(jìn)入熱可可和烤奶酪三明治等美味佳肴中,但便便堆積如山。奶農(nóng)將這些爛攤子推入稱為糞池的人工池塘,在那里厭氧微生物將其分解成甲烷,這是一種強(qiáng)大的溫室氣體。甲烷在大氣中吸收的熱量比二氧化碳多 80%,迄今為止造成了大約四分之一的氣候變化。牛的消化道也會(huì)產(chǎn)生甲烷,并在牛打嗝時(shí)釋放出來(lái)。
加利福尼亞排放的甲烷中約有 50% 來(lái)自奶牛場(chǎng)。為了滿足嚴(yán)格的氣候目標(biāo),該州提出了監(jiān)管乳制品甲烷排放的方法。但這些努力遇到了一個(gè)大問(wèn)題:奶農(nóng)目前還沒(méi)有可靠的方法來(lái)測(cè)量他們農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)生的甲烷量。
產(chǎn)生的甲烷量取決于奶牛的數(shù)量、它們的飲食、天氣以及糞便儲(chǔ)存的濕潤(rùn)程度。因此,對(duì)農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)生多少甲烷的估計(jì)是不確定的。衛(wèi)星或飛機(jī)進(jìn)行的測(cè)量可以得出最準(zhǔn)確的估計(jì),但這些工具價(jià)格昂貴,而且并不總是適用于單個(gè)農(nóng)場(chǎng)。
美國(guó)加州大學(xué)河濱分校的博士后研究員 Javier Gonzalez-Rocha 希望改變這種狀況。他正在與機(jī)械工程教授 Akula Venkatram 和環(huán)境科學(xué)教授 FrancescaHopkins合作開(kāi)發(fā)可以直接量化特定乳制品設(shè)施上的甲烷排放量的空中機(jī)器人系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),Gonzalez-Rocha 開(kāi)發(fā)了一種新方法,用于從風(fēng)引起的無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)干擾中提取風(fēng)速估計(jì)值。該算法已適用于環(huán)境工程教授唐·柯林斯和研究生朱子涵開(kāi)發(fā)的基于無(wú)人機(jī)的“空中核心”系統(tǒng)。
空氣核心類似于冰芯,是從冰川中拉出的冰塊,可以揭示大氣成分隨時(shí)間的變化。通過(guò)結(jié)合風(fēng)速和空氣核心測(cè)量能力,無(wú)人機(jī)可以幫助檢測(cè)、定位和估計(jì)精細(xì)空間尺度的甲烷排放,否則使用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)和空氣成分測(cè)量技術(shù)難以解決。無(wú)人機(jī)在傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)難以操作的受限環(huán)境中懸停和機(jī)動(dòng)的能力也為在低層大氣中獲得有針對(duì)性的溫室氣體觀測(cè)提供了新的可能性。
由 Gonzalez-Rocha 和 Zhu 領(lǐng)導(dǎo)的工作將很快產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn),解決基于無(wú)人機(jī)的大氣測(cè)量與傳統(tǒng)風(fēng)和空氣成分傳感器相比的可靠性。Gonzalez-Rocha 正在UCR的農(nóng)業(yè)運(yùn)營(yíng)地點(diǎn)和加利福尼亞的奶牛場(chǎng)測(cè)試無(wú)人機(jī),他正在使用它們來(lái)測(cè)量距排放源下風(fēng)不同距離的甲烷濃度。了解不同順風(fēng)位置的甲烷濃度如何變化對(duì)于量化排放源至關(guān)重要。
盡管 Gonzalez-Rocha 和 Zhu 開(kāi)發(fā)的技術(shù)還處于起步階段,但在提高基于無(wú)人機(jī)的測(cè)量精度方面仍有很大的潛力。正在進(jìn)行的工作是探索一個(gè)多入口空氣核心系統(tǒng),以在無(wú)人機(jī)穿過(guò)甲烷羽流時(shí)同時(shí)在多個(gè)高度采樣空氣成分。研究人員認(rèn)為,他們正在為農(nóng)民在未來(lái) 5 到 10 年內(nèi)使用這項(xiàng)技術(shù)。
2025-09-09 10:52
2025-09-04 21:58
2025-08-28 11:13
2025-08-27 14:14
2025-08-26 13:50
2025-08-23 20:37
2025-08-22 10:33
2025-08-18 14:20
2025-08-13 11:12
2025-08-13 10:55