Den här bilden av Shanghai i oktober 2019 visar att även om Kinas luftkvalitet förbättras, städer kan uppleva höga nivåer av föroreningar. Kombinationen av höga genomsnittliga föroreningar och strikt lockdown-policy gjorde ett bra test för hur pandemirelaterade förändringar påverkade luftkvaliteten. Kredit:Arend Kuester/Flickr
Atmosfärsforskare har analyserat hur den nästan totala avstängningen av mobilitet i februari påverkade luften över Kina. Resultaten visar en slående minskning av kväveoxider, en gas som huvudsakligen kommer från avgasrör och som är en komponent i smog.
Att lära sig hur beteendeförändringar på grund av covid-19-pandemin påverkar luftkvaliteten är av omedelbar vikt, eftersom viruset angriper mänskliga lungor. Evenemanget är också ett sätt för jordforskare att studera hur atmosfären reagerar på plötsliga förändringar i utsläpp.
"Under avstängningarna i februari 2020 i Kina skedde en stor och snabb minskning av kvävedioxid - en luftförorening som till stor del förknippas med transporter - som saknar motstycke i satellitregistret, sa Michael Diamond, doktorand vid University of Washington i atmosfäriska vetenskaper.
"Å andra sidan, vår analys visar inga dramatiska förändringar i den totala mängden aerosolpartiklar i atmosfären, eller i molnegenskaper. Detta tyder på att de omedelbara klimatrelaterade effekterna från avstängningen är försumbara, " sa Diamond.
Han är huvudförfattare till studien publicerad 19 augusti i Geofysiska forskningsbrev .
Medan andra studier redan har tittat på luftkvaliteten under pandemin, detta är den första som har en mer rigorös syn, använder alla 15 år av satellitdata. Den använder en statistisk metod som jämför vad som sågs i februari 2020 med vad som skulle ha förväntats utan pandemin.
"Tidigt i karantänperioden, det fanns en diskussion om att jorden läkade sig själv, men några av dessa påståenden, som delfinerna i Venedig, har visat sig vara falska, "Sade Diamond. "Det vetenskapliga samfundet var intresserade av att dokumentera vilka förändringar som faktiskt inträffade."
De övre panelerna visar den genomsnittliga kvävedioxiden som upptäcktes över Kina i februari 2020 jämfört med vad författarna beräknar skulle ha förväntats utan pandemin. Centerpaneler visar den totala mängden partiklar i luften under samma tidsperiod, utan någon signifikant skillnad. Nedre paneler visar den genomsnittliga storleken på molndroppar i februari 2020, dessutom utan någon signifikant skillnad. Kredit:Diamond et al./GRL 2020
Författarna använde data från NASA:s Ozon Monitoring Instrument, eller OMI, och måttlig upplösning avbildningsspektroradiometer, eller MODIS, som har övervakat himlen sedan 2005. Dessa instrument använder olika våglängder för att övervaka mängder som kväveoxider, luftburna partiklar och moln.
Förutom att använda en längre skiva, modellen redogjorde för de förväntade effekterna av Kinas miljöpolitik.
"Kina antog en ren luftlag 2013, och ända sedan du kan se att föroreningarna minskar. Så bara av den anledningen, vi kan förvänta oss att föroreningarna 2020 skulle vara lägre än 2019, " sa Diamond.
Analysen redogjorde också för den senaste februaris relativt varma och fuktiga väder i Kina, vilket gjorde att gaser mer benägna att reagera och bilda luftburna partiklar.
"Du hade fortfarande några ganska dåliga smoghändelser som hände i Pekingregionen, även under lockdownen, " sa Diamond.
Författarna övervägde också de atmosfäriska effekterna av det kinesiska nyåret, som firas i antingen slutet av januari eller början av februari och genererar både högre partiklar från fyrverkerier och lägre trafikutsläpp från människor som är på semester.
Efter att ha tagit hänsyn till alla dessa faktorer, pandemins effekt på kväveoxider var en minskning med 50 % jämfört med vad som skulle förväntas för februari 2020, en droppe olik någon annan sett i satellitobservationerna.
Denna satellitbild, som var NASA:s bild av dagen för den 2 mars, 2020, jämför kvävedioxid över Kina i början av januari och mitten av februari 2020. Skillnaden visar de dramatiska effekterna av minskad trafik under februariavstängningen. Den nya studien beräknar storleken på denna effekt, ta hänsyn till andra faktorer som skulle påverka luftkvaliteten. Kredit:NASA
"Skillnaden vi ser är mer än dubbelt så stor nedgång som något vi såg i rekordet från 2005 till 2019, inklusive från den stora lågkonjunkturen 2008. I statistiken för atmosfärsvetenskap, det är en jättesignal. Det är sällan man ser något så slående, " sa Diamond.
Även om förändringen i kvävedioxid var dramatisk, andra kvantiteter visade ingen signifikant förändring. Fina partiklar, som har en större inverkan på människors hälsa och klimatet, knappast förändrats över Kina under avstängningen. Passagerartransporter försvann praktiskt taget under avstängningen, men ekonomiska data visar att tung industri och energiproduktion höll sig ganska konstant, sa Diamond.
Det faktum att vissa kvantiteter inte förändrades är, för atmosfärsforskare, ett betydande resultat i sig. Moln, som påverkas av föroreningar och har störst klimatpåverkan, visade heller inga betydande förändringar.
Medförfattare Rob Wood, en UW professor i atmosfärsvetenskap, och Diamond samarbetade i en ny publikation som upptäckte molnförändringar på grund av föroreningar från fartyg. Den studien visade att det krävdes många års data för att upptäcka effekten på moln.
"Vår studie tyder på att eftersom vi fann liten förändring i partikelföroreningar på grund av covid-19, vi kommer sannolikt inte att se någon förändring i molnen om inte föroreningarna förändras under en längre tidsperiod på grund av en utdragen ekonomisk nedgång, " sa Wood.
Övergripande, fynden stämmer överens med en nyligen genomförd studie ledd av UW som visar att kvävedioxiden sjönk i flera amerikanska städer under karantänsperioden, men nivåerna av andra föroreningar förblev ganska konstanta.
Svaret tyder på att framtida politik för ren luft inte bara kan fokusera på utsläpp från transporter.
"When you're crafting these clean air strategies, you're probably not going to be able to attack just one sector; you'll have to address several sectors at once, " sa Diamond.
