När högt uppe i atmosfären, ozon skyddar jorden från skadlig solstrålning – men ozon på marknivå är en betydande förorening. Exponering för höga koncentrationer av marknära ozon förvärrar luftvägssjukdomar, vilket förvärrar de negativa hälsoeffekterna av värme och bidrar till de katastrofala effekterna av de senaste värmeböljorna och torka i Europa.

I Europa, trots lagar som begränsar föroreningar från bilar, lastbilar och fabriker, det har skett en liten förbättring av ozonluftens kvalitet. Ett internationellt team ledd av atmosfärsforskaren Meiyun Lin hittade den överraskande kedjan av orsaker:Eftersom globala klimatförändringar leder till mer varmt och torrt väder, de resulterande torka är stressande växter, vilket gör dem mindre kapabla att ta bort ozon från luften.

Med varma och torra somrar som förväntas bli vanligare under de kommande decennierna, detta har betydande konsekvenser för europeiska beslutsfattare, noterade Lin, en forskare i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper och Cooperative Institute for Modeling the Earth System vid Princeton University.

I en ny studie publicerad idag i Naturens klimatförändringar , Lin och hennes kollegor visade att återkoppling av vegetation under torka förvärrar de allvarligaste ozonföroreningsepisoderna.

"Vi visar att minskande ozonavlägsnande av vattenstressad vegetation som svar på klimatuppvärmningen kan förklara de långsamma framstegen mot att förbättra ozonluftkvaliteten i Europa, " sa hon. "Under torkstress, växter är mindre effektiva i ozonavlägsnande via stomata - små porer i vegetationens löv som är ansvariga för att kontrollera koldioxidtransporten för fotosyntes och vattenångaförluster."

Sådana land-biosfärsåterkopplingar har ofta förbisetts i tidigare luftkvalitetsprojektioner. Denna studie kvantifierade dessa vegetationsåterkopplingar med hjälp av sex decennier av observationer och nya simuleringar av jordsystemmodeller utvecklade vid Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, en avdelning av U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration som ligger på Princetons campus i Forrestal.

Lin och hennes kollegor fann att allvarlig torkstress kan orsaka så mycket som 70% minskning av ozonborttagning av skogar. "Redovisning för minskat ozonavlägsnande av torkstressad växtlighet leder till en tredubbling av hög-ozonhändelser-över 80 delar per miljard, " sa Lin. Det är betydligt värre än EU:s ozonmål:60 delar per miljard, får inte överskridas mer än 25 dagar per år. Som referens, den amerikanska standarden är 70 delar per miljard, får inte överskridas mer än 4 dagar per år.

Europeiska unionen har upprättat en omfattande lagstiftning för att minska regionala utsläpp av smogbildande kemikalier från medlemsländerna, men trots 45 % till 70 % minskningar av smogbildande kemikalier under en 40-årsperiod, sommarens ozonnivåer uppmätt i Europa steg faktiskt, speciellt under 1980- och 90-talen.

Baserat på deras resultat, Lin sa, regeringar kommer att behöva ännu starkare utsläppskontroller för att minska luftföroreningarna av ozon.

Även om denna studie fokuserade på Europa, deras resultat har breda konsekvenser. Betydande minskningar av ozonborttagning från vegetation observerades också under Nordamerikas historiska värmebölja och torka sommaren 2012, enligt en tidigare studie av Lin.

Under de kommande decennierna, när klimatet värms upp, det kommer att bli allt viktigare att ta hänsyn till vegetationsåterkopplingar för att bestämma effekterna av extrema föroreningshändelser, Hon sa.

"Vegetationsåterkopplingar under torka förvärrar extrema ozonföroreningar i Europa, "av Meiyun Lin, Larry W. Horowitz, Yuanyu Xie, Fabien Paulot, Sergey Malyshev, Elena Shevliakova, Angelo Finco, Giacomo Gerosa, Dagmar Kubistin och Kim Pilegaard, visas den 20 april, 2020 års nummer av Naturens klimatförändringar .