Koldioxidutsläppen i Los Angeles minskade med 33 % i april 2020 jämfört med tidigare år, när vägarna tömdes och den ekonomiska aktiviteten avtog på grund av covid-19-pandemin, enligt en ny studie i Geofysiska forskningsbrev . I Washington, D.C./Baltimore-regionen, utsläpp av koldioxid, eller CO ₂ , sjönk med 34 % under samma period.

Studien leddes av forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL), National Institute of Standards and Technology (NIST) och University of Notre Dame.

Även om utsläppsminskningarna är betydande, den metod som forskarna använde för att mäta dem kan ha större långsiktig effekt.

På båda platserna, Forskare hade tidigare installerat nätverk av sensorer på hustak och torn för att övervaka koncentrationen av CO ₂ i luften. De använde data från dessa sensornätverk för att uppskatta minskningen av utsläpp.

Detta kan tyckas vara ett självklart sätt att uppskatta utsläpp, men det är inte så det brukar göras. De flesta städer uppskattar sina utsläpp genom att räkna upp effekterna av aktiviteter som orsakar utsläpp, till exempel antalet tillryggalagda fordonsmil eller antalet kvadratmeter av byggnader som värms upp och kyls. Dessa kallas "bottom-up"-metoder eftersom de mestadels bygger på aktiviteter på marken.

Denna nya studie visar att "top-down" metoder, baserat på att mäta koncentrationen av CO ₂ i luften, kan ge tillförlitliga utsläppsuppskattningar. Forskare kunde testa dessa metoder när utsläppen plötsligt minskade på grund av covid-19.

"Detta var ett helt oväntat experiment, och en vi aldrig vill göra igen, " sa huvudförfattaren och dataforskaren vid JPL Vineet Yadav. "Men våra resultat visar att vi kunde upptäcka början av utsläppsminskningar inom några dagar."

Forskare har utvecklat top-down-metoder för att mäta CO ₂ utsläpp under flera år. "Denna studie visar att tekniken har mognat tillräckligt för att producera tillförlitliga resultat och kan tas i drift, " sa NIST-forskaren och medförfattaren Kimberly Mueller. Det skulle ge städer ett viktigt nytt verktyg i deras ansträngningar att minska utsläppen.

Uppskattningar uppifrån och ned är svåra att uppnå eftersom det mesta av CO ₂ i luften ovanför städer kommer inte från lokala utsläpp. Det mesta finns där naturligt, och en del släpps ut utanför stadens gränser och kommer in i vinden. Tricket är att räkna ut hur mycket av CO ₂ i luften ovanför staden genererades lokalt.

"Min doktorandrådgivare brukade beskriva atmosfären som en stor kopp kaffe, sade Mueller. "Du har tillsatt grädde, och du försöker röra upp kaffet för att se var och när du lägger i grädden."

För att avröra det atmosfäriska kaffet, forskare använde data om vindhastighet, riktning och andra faktorer. Detta gjorde att de kunde uppskatta var i en stad utsläppen härrörde och hur stora de var.

Även om det är svårt att uppnå, Top-down-mått har flera fördelar. Först, de kan ge relativt snabb feedback om huruvida insatserna för att minska utsläppen fungerar. Om en stad ändrar trafikmönster eller ökar kollektivtrafiken, till exempel, top-down uppskattningar kan ge data om huruvida dessa ansträngningar faktiskt leder till minskade utsläpp.

Dessutom, en ny studie, också medförfattare av Mueller, indikerade att amerikanska städer ofta underskattar sina utsläpp när de enbart använder bottom-up-metoder. En annan nyligen genomförd studie visade att en kombination av bottom-up-metoder med top-down-metoder ökar noggrannheten. (Båda studierna finansierades delvis av NIST.)

"Exakta mätningar är nyckeln till alla strategier för att hantera utsläpp av växthusgaser, sa James Whetstone, ledare för NIST:s växthusgasmätningsgrupp och medförfattare till studien. "Det är det enda sättet att veta om du gör framsteg mot dina mål."

NIST, NASA och andra forskningspartner använder sensornätverken i Los Angeles och Washington, D.C./Baltimore-regionen för att utveckla och testa top-down-metoder som ett sätt att uppnå mer exakta utsläppsuppskattningar. Detta forskningsprojekt fokuserar delvis på städer eftersom städer står för en stor och växande andel av världens CO ₂ utsläpp.

Utsläppsminskningarna på 33 % och 34 % i Los Angeles och D.C./Baltimore-regionen representerar minskningar i förhållande till de genomsnittliga aprilutsläppen under de två föregående åren. Forskarna använde tre olika metoder för att upptäcka förändringen i utsläpp baserat på atmosfäriska mätningar, som alla upptäckte att fallet inträffade samtidigt.

"Dessa oberoende statistiska tester på olika pusselbitar gav konsekventa resultat, " sa Notre Dame beräkningsforskare och medförfattare Subhomoy Ghosh. "Detta ger oss förtroende för resultaten."

Dessutom, metoderna verkade fungera bra på båda platserna, trots mycket olika miljöförhållanden. I Los Angeles, relativt ren luft kommer in från Stilla havet. D.C. och Baltimore, å andra sidan, får regelbundet utsläpp från städer och kraftverk i väster. Även i D.C. och Baltimore, utsläppsmodeller måste ta hänsyn till vårens effekter, när växter blir gröna igen och börjar dra CO ₂ från luften. Los Angeles upplever mindre säsongsvariationer i växternas upptag.

"Dessa metoder var tillräckligt robusta för att fungera i väldigt olika miljöer, ", sade Mueller. "Det faktum att dessa metoder fungerade på båda platserna betyder att resultaten inte var en slump."