Den översta raden med bilder visar varje region 2005, som hade rikligt med NOx i tätorter där mänskliga utsläpp är höga, som leder till system där ozonbildningen styrdes av VOC -mängder. När föroreningskontroller infördes på NOx -utsläpp, år 2015, systemen i Europa, Förenta staterna, och östasiatiska stadsområden blev begränsade av NOx, vilket innebär att ytterligare kontroller av NOx skulle bidra till att minska ozonbildningen. Med den industriella tillväxten under det senaste decenniet, resultaten i Kina utanför storstäderna visar en ökning av områden som övergår till att kontrolleras av VOC -mängder. Upphovsman:NASA
Ozonföroreningar nära jordens yta är en av huvudingredienserna i sommarens smog. Det är inte heller direkt mätbart från rymden på grund av mängden ozon högre i atmosfären, som döljer mätningar av ytzon. Ny NASA-finansierad forskning har tagit fram ett sätt att använda satellitmätningar av föregångargaserna som bidrar till ozonbildning för att skilja mellan tre olika uppsättningar av förhållanden som leder till dess produktion. Dessa observationer kan också hjälpa luftkvalitetshanterare att bedöma de mest effektiva metoderna för utsläppsminskningsprogram som förbättrar luftkvaliteten.
Till skillnad från dess närvaro på hög höjd där ozon fungerar som jordens solskyddsmedel från skadlig ultraviolett strålning, på låga höjder, ozon är en hälsorisk som bidrar till andningsproblem som astma och bronkit. Det bildas genom komplexa kemiska reaktioner som initieras av solljus och involverar två typer av gaser, flyktiga organiska föreningar (VOC) och kväveoxider (NOx). Båda representeras i studien av en stor gas av varje typ, VOC -formaldehyd och NO2, som är mätbara från rymden av det holländsk-finska ozonövervakningsinstrumentet ombord på NASA:s Aura-satellit, lanserades 2004.
"Vi använder satellitdata för att analysera ozonets kemi från rymden, "sa huvudförfattaren Xiaomeng Jin vid Lamont-Doherty Earth Observatory vid Columbia University i Palisades, New York. Deras forskning publicerades i Journal of Geophysical Research:Atmospheres , en publikation av American Geophysical Union.
Med en kombination av datormodeller och rymdbaserade observationer, hon och hennes kollegor använde koncentrationerna av ozons prekursormolekyler för att utläsa om ozonproduktionen ökar mer i närvaro av NOx, VOC, eller en blandning av de två, för en given plats. Deras studieområden fokuserade på Nordamerika, Europa och Östasien under sommarmånaderna, när rikligt solljus utlöser de högsta andelarna av ozonbildning. För att förstå deras inverkan på ozonbildning, Jin och hennes team undersökte om VOC eller NOx var ingrediensen som begränsade ozonbildningen mest. Om utsläppen av den molekylen minskar, då kommer ozonbildningen att minska - kritisk information för luftkvalitetshanterare.
"Vi frågar, 'Om jag kunde minska antingen VOC eller NOx, vilken kommer att ge mig den största smällen för pengarna när det gäller mängden ozon som vi kan förhindra att bildas i den nedre atmosfären? '', säger medförfattare och atmosfärskemist Arlene Fiore på Lamont-Doherty, som också är medlem i NASA:s Health and Air Quality Applied Sciences Team som delvis finansierade detta arbete och främjar samarbete mellan forskare och luftkvalitetschefer.
Resultaten visar att städer i Nordamerika, Europa och Östasien, är oftare VOC-begränsade eller i ett övergångstillstånd mellan VOC och NOx-begränsat. Dessutom, 12-års datarekord för satellitobservationer visar att en plats kan förändras. Till exempel, 2005 begränsades New York Citys ozonproduktion under den varma säsongen av VOC, men 2015 hade den övergått till ett NOx-begränsat system på grund av minskade NOx-utsläpp till följd av kontroller som införts på både regional och nationell nivå. Denna övergång innebär att framtida NOx -minskningar sannolikt kommer att minska ozonproduktionen ytterligare, sa Jin.
Flyktiga organiska föreningar förekommer i hög volym naturligt, avgivna av några växter, inklusive vissa trädslag. De kan också uppstå från färgrök, rengöringsprodukter, och bekämpningsmedel, och är en biprodukt från förbränning av fossila bränslen i fabriker och bilar. Kväveoxider är en biprodukt från förbränning av fossila bränslen och är rikliga i städer, produceras av kraftverk, fabriker, och bilar. Eftersom VOC har en stor naturlig källa under sommaren över östra USA, till exempel, utsläppsminskningsplaner under de senaste två decennierna i denna region har fokuserat på NOx, som överväldigande produceras av mänskliga aktiviteter.
Rymdbaserade metoder för övervakning av ozonkemi kompletterar ytbaserade mätningar gjorda av luftkvalitetshanteringsorgan. Utsikten från rymden ger konsekvent täckning av breda områden, och tillhandahåller data för regioner som kanske inte har markstationer.
