Unik modeltagningsteknik identificerer sodforureningskilde over Kina

Belægning af skorstenskanaler og dieseludstødningsrør, sort kulstof efterlader et sodet fodaftryk på jorden. Men hvordan sporer man sin rejse gennem atmosfæren?

Forskere ved Pacific Northwest National Laboratory udviklede en unik beregningsmæssig tagging-teknik til at opdage indflydelsen fra lokale kontra ikke-lokale sodkilder på Kinas regionale luftkvalitet. De brugte denne teknik til at bestemme, hvor meget hver sodkilde - lokal eller fjern - bidrog til atmosfærisk opvarmning over Kina. Atmosfærisk kemi og fysik offentliggjort undersøgelsen.

Når der brændes træ eller kul, sod er et af biprodukterne. Selvom sodpartikler kan være fine og pulveragtige, de kan have en stor effekt på miljøet. Lokale og ikke-lokale kilder til sod har forskellig indflydelse på strålingspåvirkning - ændrer Jordens energibalance - i dens destinationsregion. I Kina, for eksempel, luftkvaliteten er dårlig på grund af en stigning i små atmosfæriske partikler fra hurtig bymæssig og økonomisk vækst i de senere år. Når flere biler kører på vejen, eller folk bruger flere apparater (drevet af kulproduceret elektricitet), flere af disse partikler frigives til atmosfæren. Forskere har længe undret sig over, hvor meget indflydelse disse partikler fra én region har på luftkvaliteten i naboområder.

Reduktion af sod i atmosfæren vil sandsynligvis forbedre atmosfæriske opvarmningsændringer og regional luftkvalitet. Tidligere undersøgelser viste, at boligopvarmning og industri bidrager med mest sod i forhold til Kina. Imidlertid, et effektivt program til at reducere sodpåvirkninger i en bestemt region kræver at kende kilden til soden – uanset om den er fra regionen, eller importeret fra et andet område.

PNNL-forskere brugte Community Earth System Model til at simulere en repræsentation af atmosfæriske aerosolpartikler og bestemme kildetilskrivningen af ​​sort kulstof, a.k.a. sod, og dets direkte strålingspåvirkning (der bidrager til atmosfærisk opvarmning) over Kina. Forskere udstyrede modellen med en sort carbon source-tagging teknik, hvorigennem de kan spore sodpartikler udsendt fra forskellige kilderegioner og/eller sektorer. Forskere indtastede også nye datasæt for de seneste år, der var tilgængelige.

I regioner i Kina med stærke sorte kulstofemissioner - f.eks. Norden, syd, og nordøst - forskere fandt ud af, at lokale kilder overvejende bidrog til koncentrationer af sort kulstof nær overfladen. Forskere opdagede også, at ikke-lokale kilder i højere grad påvirkede sort kulstof over det centrale og vestlige Kina. I vinterdissæsonen, mere end 50 procent af det sorte kulstof nær overfladen i Kina stammer fra forurening i det nordlige Kina, som bidrog med mere end 90 procent til lokal sort kulstof og en betydelig mængde mod syd, sydvest, og det centrale-vestlige Kina. Samlet set, lokale kilder tegnede sig for 65 procent af sort kulstofs atmosfæriske opvarmning over Kina, mens eksterne kilder bidrog med 35 pct.

Undersøgelsen viste også, at Kinas sod ikke forbliver inden for dets grænser. Luftforurening fra Kina, via transport over Stillehavet, tegnede sig for 8 procent af sort kulstofkoncentration og 29 procent af den samlede luftsøjlebelastning af sort kulstof i det vestlige USA om foråret.

Forskerholdet har udviklet en kildemærkningsteknik til atmosfæriske sulfatpartikler, også komponenter af forurening, der påvirker strålingsopvarmning og køling i atmosfæren. Forskere vil bruge teknikken til at forstå globalt sulfats kildetilskrivninger og dets effekt på atmosfærisk opvarmning og afkøling.