Kontrol af Kinas forurening via satellit

Luftforurening har kvælet Kinas byer i de seneste årtier. Som svar, den kinesiske regering har iværksat foranstaltninger for at rense sin himmel. Men er disse politikker effektive? Nu viser en innovativ undersøgelse, som er medforfattet af en MIT-forsker, at en af ​​Kinas vigtigste love mod forurening faktisk virker – men ujævnt, med et bestemt sæt forurenere, der lettest tilpasser sig det.

Undersøgelsen undersøger en kinesisk lov, der har pålagt kulfyrede kraftværker at reducere emissionerne af svovldioxid markant, et forurenende stof forbundet med luftvejssygdomme, starter i juli 2014. Samlet set forskerne fandt ud af, at med politikken på plads, koncentrationen af ​​disse emissioner på kulkraftværker faldt med 13,9 procent.

"Der er et betydeligt fald i svovldioxidkoncentrationer omkring den politiske deadline, " siger Valerie Karplus, en assisterende professor ved MIT Sloan School of Management og medforfatter til et nyligt offentliggjort papir, der beskriver resultaterne. "Det er virkelig vigtigt. Indsatsen er virkelig høj i Kina."

Imidlertid, at top-line resultat kommer med nogle særheder. Loven opfordrede til større reduktioner af svovldioxidemissioner i regioner, der var mere stærkt forurenede og er mere folkerige, alligevel er de steder – kendt som "nøgle" regioner i politiske henseender – netop dér, hvor planter har været mindst kompatible, fandt forskerne.

"Vi ser den laveste overensstemmelse mellem svovldioxid rapporteret af fabrikker og i uafhængige satellitforanstaltninger i nøgleregioner, " bemærker Karplus. Det inkluderer kulfyrede værker i områderne omkring Beijing og Shanghai, blandt andre folkerige, økonomisk velstillede steder.

Ja, forskerne opdagede dette, netop fordi den metode, de brugte i undersøgelsen, sammenligner satellitdata, der måler svovldioxid, på den ene side, til data fra relativt nye, emissionsovervågningssystemer på jorden - en tilgang, der kan udpege steder, hvor emissioner overskrider loven, også selvom revisioner og rapporter ikke fanger den overskydende forurening.

Papiret, "Kvantificering af kulkraftværkers reaktioner på strammere SO2-emissionsstandarder i Kina, " udgives i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Forfatterne er Karplus, som er Class of 1943 Career Development Professor og en assisterende professor i global økonomi og ledelse ved MIT Sloan; Shuang Zhang, en assisterende professor i økonomi ved University of Colorado i Boulder; og Douglas Almond, en professor ved School of International and Public Affairs og Department of Economics ved Columbia University.

For at gennemføre undersøgelsen, forskerne undersøgte svovldioxiddata fra Continuous Emissions Monitoring Systems (CEMS), kraftværksbaserede sensorsystemer, der bruges til at fange koncentrationer på jorden af ​​forurening udledt i Kina. Holdet så på data fra 256 fabrikker i fire provinser. De brugte også NASA-satellitdata, der måler svovldioxidkoncentrationsniveauer globalt, og i geografiske detaljer. Dette gav "en objektiv kilde til vurdering af ændringer i emitterende adfærd på planteniveau, der ikke er modtagelig for manipulation, ", som forskerne skriver i avisen.

Det er, CEMS-dataene kan blive påvirket af handlinger på kraftværker, der er designet til at påvirke resultaterne – fra ufuldstændig rapportering til manipulation af sensorer. Men NASA-dataene er ikke påvirket af forsøg på at påvirke aflæsninger på jordniveau.

Derefter, ved at evaluere resultaterne af de to systemer sammen, Karplus, Zhang, og Almond var i stand til at se, hvor meget datasættene svarede, og hvor, ved at fokusere på isolerede kraftværker.

"Fordi vi sammenligner mønstre i CEMS med en pålidelig og veletableret datakilde, det hjælper med at gøre det tilfældet, at det, vi ser her, er ægte, og der er en forklaring bag det, " siger Karplus.

Spændende nok, data fra de to overvågningssystemer svarede nøje til, hvad forskerne kalder "ikke-nøgle" regioner, hvor den maksimalt tilladte koncentration af svovldioxid blev sænket fra 400 milligram per kubikmeter til 200 milligram per kubikmeter. Men i de stærkt forurenede og befolkede "nøgle" regioner, hvor grænsen var sat til 50 milligram pr. kubikmeter, undersøgelsen fandt ingen beviser for korrespondance.

Den skrappere nye standard kan have været sværere for kraftværker at opfylde. En potentiel forklaring på de varierende resultater kunne således være, at "de strengere nye standarder og pres for at overholde kan have genereret incitamenter for anlægsledere til at forfalske eller selektivt udelade koncentrationsdata, " som forskerne udtrykte det i papiret. Undersøgelsen finder yderligere et fald i den rapporterede overholdelse i nøgleregioner fra 100 procent til omkring 50 procent, en yderligere indikation af, at den nye standard var svær at opfylde for mange planter.

Så ud over resultaterne på bundlinjen, der indikerer overordnede fremskridt, den nye undersøgelse kan indeholde et par politiske lektioner. I første omgang, Karplus foreslår, "Regeringer kan og bør bruge telemålingsdata som en måde at give en uafhængig kontrol af de tal, de får fra emittere, der er underlagt en bestemt politik. Satellitdata kan være med til at understøtte centralregeringens ambitioner om at begrænse luftforurening."

At være sikker, hun bemærker, det faktum, at Kina ikke kun bruger CEMS-data, men gør dem tilgængelige, er "et tegn på reelle fremskridt inden for miljøstyring i Kina." Men satellitdataene er afgørende for nøjagtig overvågning.

I øvrigt, Karplus tilføjer, det er nødvendigt at skærpe forureningsstandarderne, men ikke tilstrækkeligt til at få emitterne til at foretage varige reduktioner i forureningen. Nye standarder vil sandsynligvis fungere bedst, når de ledsages af stærkere implementeringsevner hos virksomheder og lokale myndigheder, samt regler og normer, der understøtter nøjagtig rapportering.

"Miljøpolitik eksisterer ikke i et vakuum, ", siger Karplus. "Det kræver en omformning af den fremherskende forståelse af virksomheders miljøansvar og etablering af troværdige rapporteringssystemer. I Kina, der er lang vej endnu, men de seneste fremskridt er meget opmuntrende."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.