En ny studie visar att minskad förbränning av fossila bränslen på grund av låsningar i amerikanska och asiatiska städer orsakade en global minskning av ozonföroreningarna. Kredit:Pond5
När låsningar under coronavirus-pandemin minskade lokala kväveoxidutsläpp, effekten på ozonföroreningarna var global och oväntat snabb.
När coronavirus-pandemin bromsade den globala handeln till en krypning i början av 2020, utsläpp av kväveoxider (NO x ) – som skapar ozon, en fara för människors hälsa och klimatet – minskade med 15 % globalt, med lokala sänkningar så höga som 50 %, enligt en studie ledd av forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Som ett resultat av det lägre NO x utsläpp, senast i juni 2020, De globala ozonnivåerna hade sjunkit till en nivå som politikerna trodde skulle ta minst 15 år att nå med konventionella medel, såsom föreskrifter.
Studien visar att innovativa teknologier och andra lösningar syftar till att minska NO x lokalt har potential att snabbt förbättra luftkvaliteten och klimatet globalt. Den publicerades idag i Vetenskapens framsteg .
Ozon skyddar oss från destruktiv solstrålning när det är högt över jorden i stratosfären. Närmare marken, fastän, det har andra varaktiga effekter. Ozon vid ytan beräknades orsaka 365, 000 dödsfall globalt under 2019 genom att skada lungorna på utsatta människor, som små barn och de med astma. Liknande, det skadar växternas andningssystem – deras förmåga att fotosyntetisera – vilket minskar växternas tillväxt och skördar. Och på toppen av troposfären, det är en potent växthusgas, ökande globala temperaturer.
När världen gick i låsning, forskare hade en oöverträffad möjlighet att studera hur mänsklig aktivitet interagerar med naturliga jordsystemprocesser på regional och global skala. Ett team av internationella forskare under ledning av JPL-forskaren Kazuyuki Miyazaki använde denna möjlighet att undersöka de två huvudsakliga kväveoxiderna:kväveoxid och kvävedioxid, gemensamt kallad NO x . De kartlade händelsekedjan från minskad förbränning av fossila bränslen under nedstängningar till minskat lokalt NO x utsläpp och slutligen minskade globala troposfäriska ozonföroreningar. Ju strängare låsningen en nation införde, desto större minskning av utsläppen. Till exempel, Kinas hembeställningar i början av februari 2020 gav en 50%-ig nedgång i NO x utsläpp i vissa städer inom några veckor; de flesta amerikanska stater uppnådde en minskning med 25 % senare under våren.
Det totala resultatet av det reducerade NO x utsläppen var en minskning med 2 % av globalt ozon – hälften så mycket som det mest aggressiva NO x utsläppskontroller som övervägs av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar, det auktoritativa organet av internationella experter på klimat, förväntades producera under en 30-årsperiod.
Ozonreduktioner från det reducerade NO x utsläppen spred sig snabbt både runt jorden och från ytan uppåt mer än 6 miles (10 kilometer). "Jag blev verkligen förvånad över hur stor påverkan på globalt ozon var, " sa JPL-forskaren Jessica Neu, en medförfattare till den nya studien. "Vi förväntade oss mer av en lokal respons på ytan."
Fig. 1 Schematiskt diagram över den metod som används i denna studie. (1) (A) Top-down-utsläppen 2010–2019 erhållna från assimileringen av kemiska data (gröna linjer) användes för att (B) utvärdera relativa tidsmässiga utsläppsförändringar från basdatumet (1 februari och 10 januari endast för Kina) till och med 31 juli varje år. (C) De beräknade relativa tidsmässiga emissionsförändringarna togs i medeltal under de 10 åren (2010–2019) för att erhålla klimatologiska relativa emissionsvariationer (heldragen blå linje). (D) De klimatologiska variationerna tillämpades på 2020-utsläppsvärdena (heldragen röd linje) på basdatumet för att erhålla BAU-utsläppen för 2020 (heldragen blå linje) och jämfördes sedan med 2020-utsläppen för att uppskatta covid-utsläppsanomalien. (2) Covid-19-ozonreaktionen under februari till juli 2020 och den månatliga ozonproduktionseffektiviteten (OPE) uppskattad från början till slutet av varje månad uppskattades från modellsimuleringar genom att BAU-utsläppen ersattes med 2020-utsläppen för varje region eller globalt . TOB, troposfärisk ozonbörda. (3) Den utvärderade ozonresponsen jämfördes med de observerade förändringarna från Cross-Track Infrared Sounder (CrIS) satellit och ytobservationer.
Reaktionerna som transformerar NO x till ozon kräver solljus och beror på många ytterligare faktorer, som väder och vilka andra kemikalier som finns i luften. Dessa faktorer samverkar på så många sätt att, under vissa omständigheter, minska NO x utsläppen ökar faktiskt ozon. Så forskare kan inte förstå eller förutsäga ozonkoncentrationer från NO x enbart utsläppsdata. Det kräver en mer grundlig analys, gillar den här studien.
Forskarna använde mätningar av NO x , ozon, och andra atmosfäriska gaser från fem jordobservationssatelliter från NASA och ESA (European Space Agency). De matade in de multipla satellitobservationerna i fyra numeriska modeller av atmosfäriska kemiska reaktioner och väder, med hjälp av ett dataanalyssystem utvecklat vid JPL. De fann att förändringarna i modellernas atmosfär överensstämde väl med satellitobservationerna och återgav kända ökningar och minskningar av utsläpp när regioner gick in i och ut ur låsningar. Dessa fynd indikerar att både NO x utsläppen och det globala ozonlaget kommer att stiga igen när världsekonomin återgår till varvtalet.
"Jag var väldigt glad att vårt analyssystem kunde fånga de detaljerade förändringarna i utsläpp över hela världen, ", sa Miyazaki. "Den utmanande och aldrig tidigare skådade karaktären av detta arbete är ett bevis på förbättringar av satellitövervakning i tjänsten för samhällets behov." det håller på att förändras.
