I februari 2001 innan den olympiska kitteln i Salt Lake City vrålade till liv och riktade världens strålkastarljus på Utah, forskare vid University of Utah placerade den första av flera koldioxid (CO 2 ) sensorer ovanpå en byggnad på campus.
CO 2 är en viktig växthusgas som leder till antropogena klimatförändringar, med städer runt om i världen som stora utsläppare av CO 2 . Nu fem CO 2 sensorer övervakar luften på platser på Salt Lake Valley-golvet. Det är den enda multisite urbana CO 2 nätverk i världen med mer än ett decennium av kontinuerliga mätningar – och det visar hur stads- och förortstillväxt påverkar ett storstadsområdes CO2 2 utsläpp.
I en studie publicerad idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , ett team ledd av atmosfärsforskarna Logan Mitchell och John Lin rapporterar att förortsutbredning ökar CO 2 utsläpp mer än liknande befolkningstillväxt i en utvecklad stadskärna.
"Den allmänna tanken är att mer kompakta städer per capita släpper ut mindre kol, " säger Lin. "Några av dessa städer har också dessa expanderande utkanter. Dessa platser är mindre "gröna", så att säga. Den expanderande gränsen rör sig."
Bygga nätverket
Från den första sensorn, placerad ovanpå den åtta våningar höga William Browning-byggnaden på U-campus, nätverket har utökats till att omfatta sensorer i Sugarhouse (placerat 2005), Murray (2005) och Rose Park (2009) områden, alla väletablerade stads- och förortskvarter i norra Salt Lake Valley. En sensor placerad på Hidden Peak, på toppen av skidorten Snowbird i Wasatch-bergen, mäter bakgrundens CO 2 nivåer.
CO 2 sensorer kräver resurskrävande underhåll och kalibrering, faktorer som kan förklara varför få andra städer har multisite-nätverk. Lin säger att den främsta drivkraften i att skapa nätverket, dock, var en framåtblickande vision bland U-forskare som ursprungligen leddes av Jim Ehleringer, Diane Pataki och Dave Bowling på biologiavdelningen. På grund av den visionen, Lin säger, "Vi vet mer om CO 2 i Salt Lake Valley än något annat stadsområde. Vi är en av de ledande urbana CO 2 nätverk, och U är i centrum för det."
Se placeringen av sensorer som används i denna studie här.
Förortstillväxt
En extra sensor placerades i det sydvästra hörnet av dalen, avsedda att representera landsbygden. Men den där sensorn, ligger strax väster om södra Jordanien, har gett några av de mest intressanta resultaten. Även om området bestod av öppna fält när sensorn först placerades 2004, det är nu ett liv, utvecklat område. Sensorn tar upp utsläpp från ett brett område av regionen, så långt österut som Draper och så långt söderut som Lehi.
"Den delen av dalen är en väldigt viktig del av historien, säger Lin.
"Du går från en markyta där det inte finns några människor runt omkring och du har förortsexpansion till detta obebyggda land, " tillägger Mitchell. "Det förändrar CO 2 emissionsramverket ganska mycket."
Sensorn i det sydvästra hörnet av Salt Lake Valley gav en möjlighet att direkt jämföra effekten av befolkningstillväxt på utsläpp i olika markanvändningsområden. Under samma tid som befolkningen i den södra delen av Salt Lake Valley och angränsande Utah Valley exploderade, Salt Lake City växte med cirka 10, 000 personer. Men tillväxten i CO 2 utsläppen var inte jämförbara med tillväxten i samband med förortsexpansion i den södra delen av Salt Lake Valley.
Forskargruppen drog slutsatsen att tillväxten i CO 2 utsläppen runt dalen påverkades mer av typen av grannskap än av det totala antalet människor som flyttade in i det området.
"I det mer urbana området, det är befolkningsökning där, men det är i den mogna delen av staden, inte associerat med tillväxt i CO 2 , " säger Mitchell. "Om du lägger till fler människor i centrala Salt Lake City, de går till en befintlig plats. Men det är denna befolkningstillväxt på landsbygden som ser en ökning av CO 2 utsläpp."
Jämföra med globala data
Teamet jämförde sina resultat med fyra inventeringar av globala koldioxidutsläpp för att se om samma trend höll i sig. Precis som med U-data, inventeringarna visade att befolkningstillväxten inte var direkt korrelerad till utsläppsökningen. Men inventeringarna visade en konstant utsläppshastighet över Salt Lake Valley, misslyckas med att fånga den höga CO 2 tillväxttakten i förortsområden.
Globala inventeringar blir bättre och mer förfinade, säger Mitchell. "Detta är den blödande kanten av inventeringskonstruktion - att börja titta på rumsliga strukturer i städer i dessa inventeringar. Eftersom ingen annan stad har ett långsiktigt rekord, ingen har kunnat titta på utvecklingen över tid över en stad."
Lin och Mitchell leder nu ett projekt som heter CO 2 -USA (CO 2 -Urban Synthesis &Analysis network) för att länka CO 2 övervakningsnätverk i tätorter över hela landet. "Vissa kanske har tre till fem års data, " säger Lin. "Vi hoppas kunna gå samman och jämföra och kontrastera städer."
Lokalt, teamets nästa fokus är att titta på sambandet mellan luftkvalitet och CO 2 mätt vid deras tornplatser (nu nummer 12 och belägna i omgivande bassänger) samt införlivar luftkvalitetsdata som samlats in sedan 2014 på mobila sensorer som åker tillsammans med spårvägs TRAX-tåg. Tågen, drivs av Utah Transit Authority, tvärs över dalen, och data som de samlar in fyller i luckorna mellan långtidsstationär CO 2 övervakningsplatser.
Lin planerar också att använda deras data för att göra prognoser om Salt Lakes framtida utsläpp, inklusive stadens mål att minska CO 2 utsläppen med 80 procent till år 2040. "Förhoppningen är att vi eller andra som använder dessa verktyg kan hjälpa till att informera om var det är mest valuta för pengarna eller om 80 procent ens är realistiskt med tanke på den beräknade befolkningsökningen."
"Salt Lake City är en enhet i dalen, men det är inte den enda, " säger Mitchell. "Om du minskar utsläppen med 80 procent och alla flyttar längre från jobbet och pendlar in, det löser faktiskt inte problemet."
Denna forskning stöddes av National Science Foundation, National Oceanic and Atmospheric Administration och US Department of Energy.
Kompaniet 2 data är allmänt tillgängliga. Arkiverade och realtidsmätningar finns på air.utah.edu/ .
