Du kanske har sett de slående före-och-efter-bilderna:städer som tidigare täckts av en tät dimma av luftföroreningar som nu har klar himmel, eftersom covid-19-beställningar för att stanna hemma stoppar biltrafiken och industrin.

Men frågan om förbättrad luftkvalitet är inte så enkel som bilderna kan antyda, säger Caltechs Paul Wennberg, R. Stanton Avery professor i atmosfärisk kemi och miljövetenskap och teknik. Wennberg, en atmosfärskemist och miljögeokemist, studerar inverkan av mänsklig aktivitet på den globala atmosfären.

Vi pratade med Wennberg av Zoom för att få hans syn på vad vi kan lära oss genom att observera COVID-19:s inverkan på luftföroreningar, och varför vi inte ser samma dramatiska effekter i Los Angeles-området som har observerats på andra håll i världen.

Kan du beskriva effekterna på miljön som har tillskrivits covid-19-beställningarna om att stanna hemma?

Det beror verkligen på var du är. Vi har sett avsevärda sänkningar av luftföroreningsnivåerna, vilket indikeras av kvävedioxidnivåer (NO2), först i Kina och sedan i Europa och Nordamerika. Men det finns många nyanser i hur du tolkar dessa observationer eftersom de är väldigt känsliga för saker som väder.

Till exempel, Los Angeles hade en mycket regnig period efter starten av hembeställningarna, och regnet hjälper till att rensa luften genom att ta bort många av de lösliga föroreningarna som aerosoler och partiklar. Kopplingar mellan minskade utsläpp och förbättringar av luftkvaliteten är mycket lättare att göra på platser som Indien och Kina än på en plats som Los Angeles.

Varför är det så?

Folk inser ibland inte det, men i Los Angeles tros bilar bara bidra med en liten bråkdel av luftföroreningarna. Jämfört med tidigare decennier, bilarna har blivit otroligt rena. Vi räknar med att minskningen av biltrafiken minskade utsläppen av stora föroreningar med kanske 10 procent, vilket är betydande, men ganska liten överlag. Dessa dagar, Utsläppen av NOx [kväveoxid] i Los Angeles kommer främst från lastbilar och andra dieseldrivna motorer. Om du bara går ut på motorvägen nu, du kommer att se att det fortfarande finns gott om lastbilar.

Hur är det på andra håll i världen?

På andra ställen, sambandet mellan den minskade trafiken i samband med covid-19 och en minskning av luftföroreningarna är lättare att fastställa. I Europa, det finns mycket fler dieselbilar, som släpper ut mycket NOx. Att ta dem av vägen har gjort en mycket mer märkbar effekt.

I Indien, det har skett en avsevärd minskning av efterfrågan på el – en minskning med 26 procent på bara 10 dagar – så de stänger av kolkraftverk, vilket också leder till renare luft. Du kan jämföra det med Kalifornien, där elförbrukningen är låg, men inte så mycket. Vi går ner kanske 5 till 10 procent. Vi är alla hemma här, men vi är fortfarande online, använder våra datorer. Många av de aktiviteter som kräver el har helt enkelt inte förändrats på det sätt som de skulle ha gjort på en plats som Indien eller Kina, där tillverkningssektorn är så dominerande.

Kommer globala vädermönster så småningom att ha en homogeniserande effekt, orsakar renare luft överallt?

Till viss del. Vi räknar med att se bakgrundsnivåerna av ozon i atmosfären minska på ett mer globalt sätt, vilket är bra. Men mycket partiklar går inte långt, så miljöns svar på detta kommer fortfarande att vara ganska lokaliserat.

Vilken påverkan kommer förändringarna i luftkvaliteten att ha på molnbildningen?

Två aspekter av detta spåras. Vi är intresserade av att kvantifiera flygplanens roll för att producera cirrusmoln på hög höjd, som finns över 16, 500 fot och värma jorden. Studier gjorda efter 9/11 försökte fastställa det med bristen på flygplan den veckan efter attacken, och dessa studier antydde att skapande av cirrusmoln står för kanske hälften av flygets totala klimatpåverkan, fångar värme och bidrar till den globala uppvärmningen.

Antalet flygningar världen över har minskat med cirka två tredjedelar från slutet av februari till slutet av mars, vi ser 9/11-effekten på global skala. Detta kommer att vara mycket lättare att tolka eftersom det pågår under lång tid, och eftersom det varierar beroende på region. För det mesta, flygresorna minskade först i Kina, och sedan i Europa, och sedan i USA. Förmodligen kommer återgången till flyget också att vara heterogen, tillåta en att försöka lösa de lokala effekterna från effekterna av flygplanen själva.

Vi är också intresserade av moln på låg höjd, som förekommer under 6, 500 fot. Varje molndroppe har, i dess kärna, en partikel som redan fanns i atmosfären, så det har föreslagits att aerosolföroreningar har lett till förändringar i grumlighet, och att detta har varit en viktig komponent i klimattvingandet. Moln kan fånga värme, värmer jorden. Minskningen av aerosolföroreningar i samband med covid-19-situationen bör ge en mycket, mycket användbart test av de teorier som är svåra att utvärdera på andra sätt, eftersom både klimatet och berättelsen om föroreningar har utvecklats samtidigt under 50 år.

Vilka andra forskningsmöjligheter innebär detta?

Precis innan detta hände, vi hade lämnat in ett förslag till National Science Foundation för att studera hur Los Angeles och USA skulle se ut, ur ett luftkvalitetsperspektiv, om vi inte hade emitterande fordon längre. Nu har vi en bättre idé baserad på hårda data. Som ett sidoprojekt till det förslaget, Resnick Sustainability Institute och Ronald och Maxine Linde Center for Global Environmental Science beställde en luftkvalitetsstation för campus, och den monterades av en av mina anställda, John Crounse [Ph.D. '11], i januari och februari, precis i tid för att börja observera detta.

Vilka andra verktyg kommer att vara användbara för att analysera detta?

Just nu, vi kan inte få tillgång till många av de nationella vetenskapliga tillgångarna som du skulle använda för att spåra luftkvaliteten. I vanliga fall, du kan säga, "Låt oss åka och ta det där National Science Foundation-flygplanet och flyga över och ta en titt och se vad som händer." Nu, dessa plan är jordade.

Dock, vi har ett antal fjärravkänningsinstrument, såsom Orbiting Carbon Observatories, OCO-2 och OCO-3. De flesta av bilderna som du kommer att se i tidningen och på Twitter kommer från ett holländskt instrument som heter Tropomi, som är en sensor som lanserades för bara ett par år sedan och som kartlägger ett antal kriterier för föroreningar, som vi kallar dem, från rymden i ganska hög upplösning. Dessutom, det finns ett par andra JPL-instrument [JPL hanteras av Caltech för NASA] som spårar förändringar i, till exempel, kolmonoxidföroreningar.

Kommer detta att ha en långsiktig effekt, eller kommer luftföroreningarna bara gå tillbaka till där de var när bostadsbeställningarna lyfte?

Det är faktiskt mer en social än en miljöfråga. När du startar om aktiviteterna som orsakar luftföroreningar, det kommer rytande tillbaka. Men det finns platser som historiskt har haft riktigt dåliga luftföroreningar och en stor del av befolkningen har aldrig riktigt upplevt ren luft. Plötsligt upplever de det, och jag kan bara inte tro att det inte kommer att ha någon effekt. Folk kommer att ha sett något annat, och jag skulle inte bli förvånad om de då kommer att kräva det. Vi har visat i USA att du kan ha både bra luftkvalitet och betydande ekonomisk aktivitet. Jag tror att folk inte har upplevt detta i många andra delar av världen.

Vad är nästa?

Vårvädret i Los Angeles är mycket varierande, vilket gör det komplicerat att tolka de luftkvalitetsdata vi samlar in nu. Om bostadsbeställningarna fortsätter under sommaren – och låt oss hoppas att de inte gör det – så har vi ett mycket bättre svar på den vetenskapliga frågan om vad som händer när man minskar biltrafiken med en faktor två, eller tre, eller fyra, eller vad vi nu har gjort.

Ur klimatförändringssynpunkt, det är som om vi har genomfört ett hundraårigt globalt experiment genom att långsamt tillföra mer och mer koldioxid och partikelföroreningar i atmosfären. Vår kunskap om effekterna av dessa utsläpp utmanas av bristen på historiska register. Men nu har vi gjort det omvända – särskilt för partikelföroreningar – på ett mycket dramatiskt och direkt sätt, och i en tid då vi har bättre verktyg för att förstå det. Att se hur detta utspelar sig borde vara ganska enklare.