En omfattande CO2 övervakningsnätverk som skapats runt San Francisco Bay Area av en atmosfärisk kemist från University of California, Berkeley, har registrerat de första bevisen på att införandet av elfordon mätbart sänker områdets koldioxidutsläpp. Resultaten har publicerats i tidskriften Environmental Science &Technology .
Nätverket av sensorer, de flesta av dem i East Bay, är skapat av Ronald Cohen, professor i kemi från UC Berkeley, som föreställer sig billiga, offentligt finansierade föroreningar och koldioxidmonitorer spridda i storstadsområden för att lokalisera utsläppskällor och de mest stadsdelar. påverkade. Uppskattningsvis 70 % av den globala CO2 utsläppen kommer från städer, men få stadsområden har detaljerad information om var dessa utsläpp kommer från.
2012 började Cohen sätta upp ett avkänningsnätverk i Bay Area som nu har vuxit till mer än 80 stationer, inklusive sju i San Francisco, som sträcker sig från Sonoma County genom Vallejo och ner till San Leandro.
Mellan 2018 och 2022, 57 av sensorerna i Berkeley Environmental Air Quality and CO2 Nätverk (BEACO2 N) registrerade en liten men stadig minskning av CO2 utsläpp – cirka 1,8 % årligen – vilket översätts till en årlig minskning av fordonsutsläppen med 2,6 %. När vi tittar på data från Kalifornien för användning av elfordon – som är mycket hög i Bay Area – drog Cohen och doktorand Naomi Asimow slutsatsen att minskningen berodde på elektrifiering av personbilar.
"Det är 2,6 % mindre CO2 per körd mil varje år", säger Asimow, som är vid Institutionen för jord- och planetvetenskap.
Studien, sa Cohen, visar nyttan av ett stadsnätverk för att övervaka och hantera federala, statliga och stadsmandat för CO2 minskning.
"Vi visar från atmosfäriska mätningar att införandet av elfordon fungerar, att det har den avsedda effekten på CO2 utsläpp", sa Cohen.
Dessa goda nyheter dämpas av det faktum att den årliga minskningen måste vara mycket större för att uppnå koldioxidminskningsmålen i Kalifornien och Bay Area.
"Staten Kalifornien har satt upp detta mål för nettonollutsläpp till 2045, och målet är att 85 % av minskningen ska komma från faktisk minskning av utsläppen, i motsats till direkt avlägsnande av CO2 från atmosfären. Det vi rapporterar är ungefär hälften så snabbt som vi behöver gå för att nå nettonollutsläpp till 2045, säger Asimow.
"Vi ligger på 1,8 % per år idag. För att nå statens mål skulle vi behöva 3,7 %", tillade Cohen. "Så det är inte galet högre än där vi är, vi är nästan halva vägen till det målet. Men vi måste hålla ut med det i 20 år till."
Resultaten understryker det akuta behovet av påskyndade åtgärder för att minska CO2 för att uppnå de ambitiösa nollutsläppsmålen som städer eftersträvar, sade han.
En drivkraft för studien var att se om BEACO2 N-nätverket skulle kunna upptäcka en nedåtgående trend i fordonsutsläpp sedan staten satt upp mål för minskning av växthusgaser och elfordonsmarknaden har blomstrat.
"Vi var nyfikna på om våra data skulle visa oss våra framsteg mot att uppfylla Kaliforniens utsläppsmål," sa Asimow.
Vanligtvis CO2 utsläppen uppskattas från kända kolkällor:hur mycket gas som används vid uppvärmning och, för fordon, bränsleeffektiviteten för registrerade fordon i ett område och total bränsleförbrukning. Asimow och Cohen noterade att denna "bottom-up"-metod för att uppskatta koldioxidutsläpp inte förutspådde den lilla men betydande nedåtgående trenden för CO2 utsläpp.
UC Berkeley-teamets uppskattningar kombinerade direkt CO2 mätningar med meteorologiska data för att beräkna marknära utsläpp – ett tillvägagångssätt som använder atmosfäriska observationer som tog upp den blygsamma nedgången i CO2 nivåer. Forskarna använde en Bayesiansk statistisk analys som började med uppskattningar baserade på ekonomiska data, men de reviderade dem baserat på deras nätverks uppmätta CO2 koncentrationer och en meteorologisk modell för att förutsäga var utsläppen har sitt ursprung.
Cohen hävdar att hans sensorer är tillräckligt billiga - mindre än 10 000 dollar per sensor, mot 20 gånger så mycket för föroreningsövervakningsstationer som drivs av Environmental Protection Agency - att större städer har råd att installera ett nätverk för att få en mer detaljerad bild av ohälsosamma områden och föroreningskällor. Nätverkssensorerna mäter även fem kritiska luftföroreningar:kolmonoxid, dikväveoxider (NO och NO2 ), ozon och partiklar (PM2,5 ).
Los Angeles, California; Providence, Rhode Island; och Glasgow, Skottland, har redan antagit Cohens sensorer för att skapa sina egna nätverk för föroreningsövervakning.
"Vi visar att du kan göra observationer och mäta förändringar på grund av policyer av alla slag på ett kostnadseffektivt och relativt snabbt sätt," sa Cohen.
"Nätverket involverar ungefär en halv miljon dollar i utrustning - en engångsinvestering - och en person per år som tänker på det. Ett av våra mål är att demonstrera, båda på CO2 och luftkvalitetssidan av det vi gör, att detta är kostnadseffektivt och översättbart och lättillgängligt för allmänheten på ett sätt som inget annat är."
I framtiden kan satelliter övervaka koldioxidnivåer över stora områden och med mer granularitet, men dessa satelliter är ännu inte tillgängliga, sa Cohen.
"Den optimala lösningen kommer att vara en kombination av rymdbaserade tillgångar och markbaserade mätningar," sa han.
Mer information: Naomi G. Asimow et al, Sustained Reductions of Bay Area CO2 Emissions 2018–2022, Environmental Science &Technology (2024). DOI:10.1021/acs.est.3c09642
Journalinformation: Miljövetenskap och teknik
Tillhandahålls av University of California - Berkeley
