asiatisk forurening, hedebølger forværrer amerikansk smog, viser undersøgelse

En tilstrømning af forurening fra Asien i det vestlige USA og hyppigere hedebølger i det østlige USA er ansvarlige for vedvarende smog i disse regioner i løbet af det sidste kvarte århundrede på trods af love, der begrænser emissionen af ​​smogdannende kemikalier fra udstødningsrør og fabrikker.

Studiet, ledet af forskere ved Princeton University og National Oceanic and Atmospheric Administration's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), fremhæver vigtigheden af ​​at opretholde indenlandske emissionskontrol på motorkøretøjer, kraftværker og andre industrier i en tid, hvor forureningen bliver mere og mere global.

Udgivet 1. marts i tidsskriftet Atmosfærisk kemi og fysik , undersøgelsen så på kilderne til smog, også kendt som jordnær ozon, i en periode fra 1980'erne til i dag. Jordnær ozon, som er forskellig fra ozon i den øvre atmosfære, der beskytter planeten mod ultraviolet stråling, er skadeligt for menneskers sundhed, forværrer astmaanfald og forårsager vejrtrækningsbesvær. Det skader også følsomme træer og afgrøder.

På trods af en nedskæring på 50 procent i smog-dannende kemikalier såsom nitrogenoxider, almindeligvis kendt som "NOx", gennem de sidste 25 år, ozonniveauerne målt i landdistrikterne i vest er faktisk steget. Og mens ozon i det østlige USA generelt er faldet, niveauerne kan stige under hedebølger.

Undersøgelsen sporede stigningen i ozon i vest til tilstrømningen af ​​forurening fra asiatiske lande, inklusive Kina, Nord- og Sydkorea, Japan, Indien, og andre sydasiatiske lande. I fællesskab regionen har tredoblet sine udledninger af NOx siden 1990. I det østlige USA i mellemtiden, hedebølger - som er blevet hyppigere i de sidste par årtier - fanger forurenet luft på plads, fører til midlertidige eskalationer i lokalt produceret ozon.

Undersøgelsen forklarer, hvorfor forårets ozonniveauer målt i Yellowstone National Park og andre vestlige parker langt fra byområder er steget i løbet af det sidste kvarte århundrede. Ifølge undersøgelsen forårets ozonniveauer i nationalparkerne steg i den periode med 5 til 10 dele pr. milliard (ppb), hvilket er væsentligt i betragtning af, at den føderale ozonstandard er 70 ppb.

Tilstrømningen af ​​forurening fra Asien kan gøre det vanskeligt for disse områder at overholde de føderale ozonstandarder, ifølge undersøgelsens forfattere. "Øget baggrundsozon fra stigende asiatiske emissioner giver mindre plads til lokal produktion af ozon, før den føderale standard overtrædes, " sagde hovedforfatter Meiyun Lin, en forsker i programmet i atmosfæriske og oceaniske videnskaber ved Princeton University og en videnskabsmand ved GFDL.

Lins medforfattere var Larry Horowitz, også af GFDL; Richard Payton og Gail Tonnesen fra U.S. Environmental Protection Agency; og Arlene Fiore fra Lamont-Doherty Earth-Observatory og Department of Earth and Environmental Sciences ved Columbia University.

Ved at bruge ozonmålinger kombineret med klimamodeller udviklet på GFDL, Forfatterne identificerede forurening fra Asien som drivkraft for stigningen i ozon i vestlige amerikanske nationalparker i foråret, når vind- og vejrmønstre presser asiatisk forurening over Stillehavet. Om sommeren, når disse vejrmønstre aftager, ozonniveauerne i nationalparker er stadig over, hvad der kunne forventes givet amerikanske reduktioner af ozonprækursorer.

Mens det har været kendt i over et årti, at asiatisk forurening bidrager til ozonniveauet i USA, denne undersøgelse er en af ​​de første til at kategorisere, i hvilket omfang stigende asiatiske emissioner bidrager til amerikansk ozon, ifølge Lin.

I det østlige USA, hvor asiatisk forurening er en mindre bidragyder til smog, NOx-emissionskontrol har haft succes med at reducere ozonniveauerne. Imidlertid, perioder med ekstrem varme og tørke kan fange forurening i regionen, gør dårlige ozondage værre. Regionale NOx-emissionsreduktioner lindrede ozonopbygningen under de seneste hedebølger i 2011 og 2012, sammenlignet med tidligere hedebølger som i 1988 og 1999. Da hedebølger ser ud til at være stigende på grund af globale klimaændringer, smog i det østlige USA vil sandsynligvis forværres, ifølge undersøgelsen.

Klimamodeller som dem, der er udviklet på GFDL, kan hjælpe forskere med at forudsige fremtidige niveauer af smog, muliggør cost-benefit-analyser for dyre forureningsbekæmpende foranstaltninger. Forskerne sammenlignede resultater fra en model kaldet GFDL-AM3 med ozonmålinger fra overvågningsstationer i løbet af de sidste 35 år, fra 1980 til 2014.

Tidligere undersøgelser med globale modeller matchede dårligt ozonstigningerne målt i vestlige nationalparker. Lin og medforfattere var i stand til at matche målingerne ved at indsnævre deres analyse til dage, hvor luftstrømmen overvejende er fra Stillehavet.

Modellering af kilderne til luftforurening kan hjælpe med at forklare, hvor ozonen målt i nationalparkerne kommer fra, forklarede Lin. "Modellen giver os mulighed for at opdele den observerede luftforurening i komponenter drevet af forskellige kilder, " hun sagde.

Holdet så også på andre bidragydere til jordnær ozon, såsom global metan fra husdyr og naturbrande. Naturbrandemissioner bidrog med mindre end 10 procent og metan med omkring 15 procent af den vestlige amerikanske ozonstigning. hvorimod asiatisk luftforurening bidrog med hele 65 procent.

Disse nye resultater tyder på, at et globalt perspektiv er nødvendigt, når man designer en strategi for at opfylde amerikanske mål for ozonluftkvalitet, sagde Lin.

Den negative effekt af importeret forurening på USA's evne til at nå sine luftkvalitetsmål er ikke helt uventet, ifølge Owen Cooper, en seniorforsker ved University of Colorado og NOAA Earth System Research Laboratory, som er bekendt med den aktuelle undersøgelse, men ikke er direkte involveret. "For tyve år siden, videnskabsmænd spekulerede først i, at stigende asiatiske emissioner en dag ville opveje nogle af USA's indenlandske ozonreduktioner, " Cooper sagde. "Denne undersøgelse udnytter mere end 25 års observationer og detaljerede model-hindcasts til udførligt at demonstrere, at disse tidlige forudsigelser var rigtige."