CO2-sensornetværk viser effekter af metrovækst (Opdatering)

I februar 2001 før den olympiske kedel i Salt Lake City brølede til live og fokuserede verdens søgelys på Utah, forskere ved University of Utah placerede den første af flere kuldioxid (CO ₂ ) sensorer oven på en bygning på campus.

CO ₂ er en nøgledrivhusgas, der fører til menneskeskabte klimaændringer, med byer rundt om i verden som store udledere af CO ₂ . Nu fem CO ₂ sensorer overvåger luften på steder på Salt Lake Valley-bunden. Det er den eneste multisite urban CO ₂ netværk i verden med mere end et årti med kontinuerlige målinger – og det viser, hvordan by- og forstadsvækst påvirker et storbyområdes CO ₂ emissioner.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences , et hold ledet af atmosfæriske videnskabsmænd Logan Mitchell og John Lin rapporterer, at forstadsspredning øger CO ₂ emissioner mere end tilsvarende befolkningstilvækst i en udviklet bykerne.

"Den generelle tanke er, at mere kompakte byer på en per capita basis udleder mindre kulstof, " siger Lin. "Nogle af disse byer har også disse udvidede udkanter. Disse steder er mindre 'grønne', så at sige. Den udvidede grænse flytter sig."

Opbygning af netværk

Fra den første sensor, placeret på toppen af ​​den otte-etagers William Browning-bygning på U-campus, netværket er udvidet til at omfatte sensorer i Sugarhouse (placeret i 2005), Murray (2005) og Rose Park (2009) områder, alle veletablerede by- og forstadskvarterer i den nordlige Salt Lake Valley. En sensor placeret på Hidden Peak, på toppen af ​​skisportsstedet Snowbird i Wasatch-bjergene, måler baggrunds-CO ₂ niveauer.

CO ₂ sensorer kræver ressourcekrævende vedligeholdelse og kalibrering, faktorer, der kan forklare, hvorfor få andre byer har multisite netværk. Lin siger, at den primære drivkraft i at skabe netværket, imidlertid, var en fremadskuende vision blandt U-forskere ledet af Jim Ehleringer, Diane Pataki og Dave Bowling i biologiafdelingen. På grund af den vision, Lin siger, "Vi ved mere om CO ₂ i Salt Lake Valley end noget andet byområde. Vi er en af ​​de førende urbane CO ₂ netværk, og U'et er i centrum for det."

Se placeringen af ​​sensorer brugt i denne undersøgelse her.

Forstædernes vækst

En ekstra sensor blev placeret i det sydvestlige hjørne af dalen, beregnet til at repræsentere landdistrikter. Men den sensor, beliggende lige vest for det sydlige Jordan, har givet nogle af de mest interessante resultater. Selvom området bestod af åbne marker, da sensoren første gang blev placeret i 2004, det er nu en travlhed, udviklet område. Sensoren opfanger emissioner fra et bredt skår af regionen, så langt mod øst som Draper og så langt mod syd som Lehi.

"Den del af dalen er en virkelig vigtig del af historien, " siger Lin.

"Du går fra en jordoverfladetype, hvor der ikke er mennesker omkring, og du har forstadsudvidelse til dette ubebyggede land, " tilføjer Mitchell. "Det ændrer CO ₂ emissionsramme ganske lidt."

Sensoren i det sydvestlige hjørne af Salt Lake Valley gav mulighed for direkte at sammenligne effekten af ​​befolkningstilvækst på emissioner i forskellige arealer med arealanvendelse. I samme periode eksploderede befolkningen i den sydlige del af Salt Lake Valley og nabolandet Utah Valley, Salt Lake City voksede med omkring 10, 000 mennesker. Men væksten i CO ₂ emissioner var ikke sammenlignelige med væksten forbundet med forstadsudvidelse i den sydlige ende af Salt Lake Valley.

Forskerholdet konkluderede, at væksten i CO ₂ emissioner omkring dalen var mere påvirket af typen af ​​kvarter end af det samlede antal mennesker, der flyttede ind i det kvarter.

"I det mere bymæssige område, der er befolkningstilvækst der, men det er i den modne del af byen, ikke forbundet med vækst i CO ₂ , " siger Mitchell. "Hvis du tilføjer flere mennesker til downtown Salt Lake City, de går ind på et eksisterende sted. Men det er denne befolkningstilvækst i landdistrikterne, der ser en stigning i CO ₂ emissioner."

Sammenligning med globale data

Holdet sammenlignede deres resultater med fire opgørelser over globale kulstofemissioner for at se, om den samme tendens holdt. Ligesom med U-data, opgørelserne viste, at befolkningstilvækst ikke var direkte korreleret med emissionsvækst. Men opgørelserne viste en konstant emissionshastighed over Salt Lake Valley, undlader at fange den høje CO ₂ vækstrate i forstæder.

Globale lagre bliver bedre og mere raffinerede, siger Mitchell. "Dette er den blødende kant af inventarkonstruktion - at begynde at se på rumlige strukturer i byer i disse opgørelser. Fordi ingen anden by har en langsigtet rekord, ingen har været i stand til at se på udviklingen over tid på tværs af en by."

Lin og Mitchell leder nu et projekt kaldet CO ₂ -USA (CO ₂ -Urban Synthesis &Analysis netværk) for at forbinde CO ₂ overvågningsnetværk i byområder over hele landet. "Nogle har måske tre til fem års data, " siger Lin. "Vi håber på at forene kræfterne og sammenligne og kontrastere byer."

Lokalt, holdets næste fokus er på at se på sammenhængen mellem luftkvalitet og CO ₂ målt på deres tårnpladser (nu nummer 12 og beliggende i omkringliggende bassiner) samt inkorporering af luftkvalitetsdata indsamlet siden 2014 på mobile sensorer, der kører sammen med letbane TRAX-tog. Togene, drives af Utah Transit Authority, på kryds og tværs af dalen, og de data, de indsamler, udfylder hullerne mellem langsigtet stationær CO ₂ overvågningssteder.

Lin planlægger også at bruge deres data til at lave fremskrivninger om Salt Lakes emissionsfremtid, herunder byens mål om at reducere CO ₂ emissioner med 80 procent inden år 2040. "Håbet er, at vi eller andre, der bruger disse værktøjer, kan hjælpe med at informere, hvor der er mest for pengene, eller om 80 procent overhovedet er realistisk i betragtning af den forventede befolkningstilvækst."

"Salt Lake City er en enhed i dalen, men det er ikke den eneste, " siger Mitchell. "Hvis du reducerer emissionerne med 80 procent, og alle flytter længere væk fra arbejdet og pendler ind, det løser faktisk ikke problemet."

Denne forskning blev støttet af National Science Foundation, National Oceanic and Atmospheric Administration og det amerikanske energiministerium.

CO ₂ data er offentligt tilgængelige. Arkiverede og realtidsmålinger kan findes på air.utah.edu/ .