Covid-19-pandemin påverkar inte bara nästan alla aspekter av vårt dagliga liv, men också miljön. Ett tyskt lag, leds av Max Planck Institute for Chemistry och German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), vill nu ta reda på hur starka dessa effekter är på atmosfären. Under de kommande två veckorna, som en del av Blueskys forskningsprogram, forskare kommer att mäta koncentrationer av spårgaser och föroreningar i luften över europeiska stadsområden och i flygkorridoren till Nordamerika. Syftet med dessa forskningsuppdrag är att undersöka hur minskade utsläpp från industri och transporter förändrar atmosfärens kemi och fysik.

En klarblå himmel utan kondensstigar och tomma gator – detta är en typisk situation under corona-låsningen. Trafik, särskilt flygtransporter, och industriproduktionen har minskat över hela världen på grund av COVID-19-pandemin. Det finns färre flygplan i luften och fordon på vägen i Europa än före pandemin. Luftföroreningarna har sjunkit med 20 till 40 procent, och de dagliga utsläppen från flygplan har minskat med upp till 85 procent. Det gör att atmosfären är mycket mindre förorenad av utsläpp från transporter och industri.

Ett tyskt forskarlag vill nu snabbt utnyttja denna ovanliga situation för Bluesky-projektet. Forskare från DLR, Max Planck Institute for Chemistry, Goethe University Frankfurt, och forskningscentra i Jülich och Karlsruhe avser att använda två DLR-forskningsflygplan för att för första gången genomföra en globalt unik undersökning av de resulterande förändringarna i jordens atmosfär. DLR:s Halo och Falcon forskningsflygplan har utrustats med högspecialiserad instrumentering och kommer att flyga över Tyskland, Italien, Frankrike, Storbritannien och Irland under de kommande två veckorna. De kommer också att flyga över Nordatlanten, längs flygkorridoren till Nordamerika.

"DLR använder en del av sin unika forskningsflygplan för att utnyttja en nästan unik möjlighet. Under dessa uppdrag har atmosfären kommer att analyseras i ett tillstånd som skulle kunna uppnås i framtiden med hållbar förvaltning av mänskliga aktiviteter. Vi kommer att observera hur miljön förändras med upptrappningen av industriell verksamhet. Detta kommer att ge oss ett helt nytt perspektiv på det antropogena inflytandet på jordens atmosfär, "förklarar Rolf Henke, DLRs styrelseledamot med ansvar för flygforskning. "Tillsammans med våra partners, vi gör ett betydande bidrag till att omdefiniera mänsklighetens aktiviteter när pandemin är under kontroll."

Koordinerade forskningsflygningar med två mätflygplan

Jos Lelieveld, Direktör för Max Planck Institute for Chemistry, vill använda Bluesky-uppdragen för att klargöra om det finns en korrelation mellan den klarblå himlen under lockdownen och förekomsten av aerosolpartiklar i atmosfären. "De senaste veckornas unika blå himmel kan inte förklaras av meteorologiska förhållanden och minskningen av utsläpp nära marken. Flygplan kan

ha en större inverkan på bildandet av aerosolpartiklar än man tidigare trott, säger atmosfärsforskaren, som är vetenskaplig chef för Halo-flygen. Aerosoler, mikroskopiska partiklar i luften som också påverkar molnbildningen, är fint fördelade. De sprider och absorberar solstrålning och har därmed också en inverkan på klimatet, eftersom de påverkar atmosfärens strålningsbalans. Aerosoler skapas, bland annat vid förbränning av fossila bränslen.

Christiane Voigt, Chef för molnfysikavdelningen vid DLR Institute of Atmospheric Physics och vetenskaplig chef för Falcon-flygningarna, ser också en unik möjlighet med Bluesky. "Atmosfärens nuvarande tillstånd representerar ett slags "nollpunkt" för vetenskapen. Vi kommer att kunna mäta en referensatmosfär som bara är lite förorenad med utsläpp från industri och transport, inklusive flyg. Detta ger oss en unik möjlighet att bättre förstå effekterna av de antropogena utsläppen före avstängningen." Atmosfärsfysikern betonar att, endast genom samarbete mellan alla partners, var det möjligt att planera och genomföra de vetenskapligt och logistiskt mycket komplexa uppdragen med mycket kort varsel.

Utsläpp från flygtransporter, industri och vägtrafik i tätorter

Voigt och hennes kollegor tror att Bluesky-data kommer att ge en tydligare bild av antropogena influenser på sammansättningen av jordens atmosfär. Med utrustningen ombord på båda forskningsflygplanen, Bluesky -forskarna undersöker flygplanets utsläpp som kväveoxider, svaveldioxid och aerosoler på marschhöjd, utöver de få återstående konturerna. Bland annat, de vill ta reda på hur mycket dessa utsläpp har minskat över Europa och den nordatlantiska flygkorridoren. Ungefär 30, 000 flygplan flyger över Europa varje dag, med motsvarande betydande utsläpp. Den minskade flygtrafiken kommer att möjliggöra mer flexibla flygvägar för mätningarna.

Dessutom, forskarna vill undersöka de minskade utsläppsplymerna från tätorter och klargöra hur utsläppen fördelar sig vid det atmosfäriska gränsskiktet. Till exempel, Bluesky-forskarna planerar att flyga över Ruhrområdet och regionerna runt Frankfurt am Main, Berlin och München. Flyg över Po-dalen i Italien och runt Paris och London planeras också. "Nära städer och tätorter, vi kommer att närma oss det atmosfäriska gränsskiktet på en höjd av en till två kilometer, eftersom utsläppen från vägtrafik och industri är koncentrerade där, " förklarar Jos Lelieveld. "Vi är intresserade av hur mycket koncentrationerna av svaveldioxid, kväveoxider, kolväten och deras kemiska reaktionsprodukter, samt ozon och aerosoler, har förändrats. "Han är också mycket stolt över att laget är det första i världen som genomför en mätkampanj av denna typ.

Snabba förberedelser inför flyg—med särskilda smittskyddsregler

De senaste veckorna har två DLR-forskningsflygplan – Falcon 20E och Gulfstream G550 Halo – har framgångsrikt konverterats med kort varsel för Bluesky-uppdragen. Ombyggnaderna utfördes vid DLR Flight Operations Facility i Oberpfaffenhofen. "Många instrument har behövts installeras och anpassas, och flygplanet modifierat för de kommande uppdragen, "säger Burkard Wigger, Chef för DLR flygexperiment. "Ett nära samarbete mellan de olika vetenskapliga organisationerna har gjort det möjligt för dessa två forskningsflygplan att operera samtidigt under de utmanande förhållanden som följer av Coronavirus-pandemin."

Förberedelsen, utförande och uppföljning av flygningarna sker i enlighet med gällande regler om personligt umgänge och smittskydd. Gemensamma flygningar med Falcon och Halo är planerade fram till första halvan av juni. Utvärderingen av data och analysen av resultaten kommer sedan att ta flera månader. Analysen kommer att inkludera jämförande data från tidigare Halo forskningsflygkampanjer om flygtrafikens utsläpp och utsläpp från större städer och storstadsområden.

Om HALO

Forskningsflygplanet High Altitude and Long Range (Halo) är ett gemensamt initiativ från tyska miljö- och klimatforskningsinstitutioner. Halo stöds av bidrag från det federala ministeriet för utbildning och forskning (BMBF), tyska forskningsstiftelsen (DFG), Helmholtz Association of German Research Centres, Max Planck Society (MPG), Leibniz-föreningen, fria staten Bayern, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Forschungszentrum Jülich och German Aerospace Center (DLR).