Fald i pandemiske kuldioxidemissioner viser en verden af ​​elektriske køretøjer

I de seks uger efter, at San Francisco Bay Area indførte nationens første husly-in-place-mandat som reaktion på den voksende COVID-19-pandemi, regionale kuldioxidemissioner faldt med 25 %, næsten det hele på grund af et næsten 50% fald i vejtrafikken, ifølge ny undersøgelse fra University of California, Berkeley.

Selvom emissionerne er steget støt siden da, den dramatiske reaktion på en skarp afskæring i afbrænding af fossile brændstoffer i køretøjer viser, hvor effektivt et skridt hen imod bred brug af elektriske køretøjer ville reducere den store drivhusgas, der er ansvarlig for klimaændringer og global opvarmning.

Dataene kommer fra et netværk af kuldioxidsensorer, der er oprettet omkring Bay Area af UC Berkeley-forskere i løbet af de sidste otte år - et netværk, der allerede er ved at blive replikeret i flere byer rundt om i verden. Glasgow, Skotland, vil annoncere i morgen (10. nov.), at det planlægger at installere 25 af disse skærme inden for det næste år i tide til 1. nov. 2021, start på FN's klimakonference i den by.

"Sådan ville det se ud for CO ₂ , hvis vi elektrificerede køretøjsflåden, sagde Ronald Cohen, UC Berkeley professor i kemi og i jord- og planetvidenskab og seniorforfatter af undersøgelsen. "Betydningen er, at emissioner på vejene kan ændres hurtigt og dramatisk af politik, og det har vi et værktøj til at følge relativt hurtigt. Dette er måden at vide, at vi er på vej til at nå vores mål."

Cohen deltager i et webinar om projektet i morgen, 8-11:45 PST, sammen med Mary Nichols, formand for California Air Resources Board, og Glasgow og skotske ledere. Han og hans kolleger rapporterede resultaterne af deres Bay Area-undersøgelse i et papir udgivet online den 30. oktober i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve .

Staten Californien har allerede forbudt salg af gasdrevne køretøjer inden 2035 og har sat et mål om at reducere statens kuldioxidemissioner med omkring 3% hvert år i de næste 10 år. Et statsdækkende netværk som det lille netværk Cohen oprettede - Berkeley Environmental Air-quality &CO ₂ netværk, eller BEACO ₂ N – ville være i stand til at spore CO ₂ emissioner og demonstrere over for lovgivere og offentligheden, at disse bestræbelser er effektive til at reducere drivhusgasser.

"Vi argumenterer for, at dette er måden at spore CO i byerne ₂ i byer over hele verden, " sagde han. "Vi forsøger at finde ud af, hvilken kombination af værktøjer, der gør denne rutine nok til at overføre til offentlige myndigheder, der vil spore dette, eller til private virksomheder, der kan levere disse tjenester til offentlige myndigheder på en måde, der er effektiv i skalaen."

Cohen bemærkede, at ingen regeringsorganer rutinemæssigt sporer byernes kuldioxidemissioner på jorden. Det føderale miljøbeskyttelsesagentur (EPA) er ansvarlig for at spore ting som ozon, NOx og partikler, men ikke CO ₂ :Drivhusgassen var ikke et af de "kriterier forurenende stoffer", som EPA havde til opgave at overvåge og regulere som et resultat af ændringer i 1970'erne til 1963 Clean Air Act. EPA påberåbte sig i 2009 den såkaldte endangerment-klausul for at regulere CO ₂ emissioner, men Trump-administrationen anlagde en retssag for at ophæve forordningen.

"Det er næsten dumt, at vi ikke målte CO ₂ fra starten, i EPA-netværket, fordi næsten alle kilderne til disse forureningsgasser er brændstof, " sagde Cohen. "Vi måler disse forureningsgasser, men vi har ikke data i atmosfæren til at sige, hvor meget brændstof der blev forbrændt. En af fordelene ved den tilgang, vi tager, er, at du kan forestille dig, nationalt eller internationalt, sammenlægning af CO ₂ og opgørelserne af luftkvalitetsemissioner i et enkelt sæt data og giver samtidig luftkvalitet og CO ₂ analyser, meget ligesom, hvad National Weather Service gør for almindeligt og hårdt vejr."

BEACO ₂ N

For næsten et årti siden, Cohen satte sig for at finde en måde at måle forurenende stoffer på, herunder kuldioxid, billigt nok til at implementere på kvarterniveau. pr. websted, EPA-stationer kan koste omkring $200, 000, og de kommer ikke engang med CO ₂ sensorer.

Ved at bruge ny teknologi flere hak bedre end kulilte- og kuldioxidsensorerne i vores hjem, han er nu i stand til at bygge - for $8, 000 – en pakke på størrelse med en skoæske, der hvert 5. sekund registrerer niveauer af CO ₂ og fire almindelige gasformige forurenende stoffer, der bidrager til smog - kulilte (CO), lattergas (NO), nitrogendioxid (NO ₂ ) og ozon (O3) – såvel som partikelniveauer, såsom røgen, der for nylig indhyllede Bay Area fra brande i det nordlige Californien.

I løbet af de seneste fem år, han har indsat 72 af disse instrumentpakker rundt om i Bay Area som en del af BEACO ₂ N. De fleste af de netværksforbundne noder er i Oakland, Richmond, Vallejo og langs I-80-korridoren, typisk placeret omkring 2 kilometer – lidt over en mile – fra hinanden. Skoler er foretrukne steder, fordi hans team kan engagere sig med studerende og lærere, der studerer naturvidenskab, og han kan bruge deres Wi-Fi-systemer for at sende data i realtid til sit laboratorium, hvor de er lagt ud på nettet. Han og hans team har også installeret fire stationer i San Francisco, inklusive to på Exploratorium, og samarbejder med kolleger andre steder for at opbygge lignende netværk i Los Angeles, New York City og Houston, samt i Glasgow.

Cohens mål er at give regeringer og politiske beslutningstagere den feedback, de har brug for, når de forsøger at reducere forurenende stoffer og drivhusgasser. Ved at placere dem regelmæssigt i hele området, han håber også at vise, hvordan reduktion af forurenende stoffer påvirker ethvert samfund, især samfund med lavere indkomst, der lider for ofte under den usundeste luft langs motorvejskorridorer og nær kraftværker eller raffinaderier.

"Fra et miljøretfærdigt perspektiv, spørgsmålet er, 'Hvis vi kontrollerer CO ₂ , gør vi det på en retfærdig måde?'" sagde han. "Med cap og handel i Californien, for eksempel, det ville ikke være rigtigt, hvis rige mennesker først lukkede faciliteter tæt på dem ned og flyttede den ekstra byrde til, hvor de fattige bor. EN BEACO ₂ N type netværk ville være en måde at spore disse ting på."

Cap and trade - et offentligt reguleringsprogram, der er almindeligt i Europa, Kina og Canada og ansat i 10 amerikanske stater, herunder Californien – er en måde at opmuntre virksomheder til at reducere deres kuldioxidemissioner. Specifikke virksomheder får en grænse, eller kasket, på mængden af ​​CO ₂ de kan udsende, men får lov til at sælge, eller handel, deres emissionskvoter til andre virksomheder, hvis de reducerer deres egne emissioner.

I dag, mange byer har også klimahandlingsplaner, alligevel mangler de data til at overvåge deres succes, sagde Cohen. Kuldioxidniveauer over hele kloden måles af NASAs Orbiting Carbon Observatory-satellitter og Japans drivhusgasse-observationssatellitter, men kun på regionalt plan, ikke by for by.

"Vores mål er at give folk data til at understøtte det, de laver, så de kan dømme om, hvad der virker effektivt, " sagde Cohen.

Et naturligt eksperiment

Den 16. marts seks amter i Bay Area blev den første region i USA til at bede ikke-nødvendige medarbejdere om at blive hjemme for at stoppe spredningen af ​​COVID-19. Cohen så dette som en mulighed for at se, hvad der sker, når brugen af ​​gasdrevne biler styrtdykker.

Tappe målinger fra BEACON netværket, Cohen og hans kolleger sammenlignede de seks uger før husly på stedet - feb. 2 til 15. marts - med en periode på seks uger derefter, 22. marts til 2. maj. Femogtredive af sensorerne var operationelle i hele den tid. Holdet korrigerede for den betydelige optagelse af CO ₂ af planter om foråret og brugte meteorologiske modeller til at ekstrapolere punktkildemålingerne til det større Bay Area.

Holdet fandt den største reduktion i CO ₂ niveauer i myldretiden mandag til torsdag morgen, omkring klokken 7, langs de store motorveje, med den største forbedring langs I-880, der løber gennem det nordlige Oakland. Samlet set, menneskeskabt CO ₂ niveauer faldt med 30 % efter begrænsninger på stedet, der begrænsede mobiliteten. Overvågninger nær motorveje viste, at det meste af dette fald kom som et resultat af et fald på 48 % i biltrafikken. Omkring 8% af faldet i kuldioxid blev tilskrevet reducerede emissioner fra stationære kilder, såsom raffinaderier.

I normale tider, der er et stort bump i CO ₂ emissioner i morgenmyldretiden og et mindre bump i aftenmyldretiden, men disse daglige forskelle blev mindre udtalte.

Sådanne data er ikke tilgængelige fra andre overvågningssystemer, selv om et borgervidenskabsnetværk, Lilla luft, sælger hjemmeluftkvalitetssensorer for 250 USD eller mere, der måler partikler, som røg eller støv, som har vist sig at øge risikoen for luftvejssygdomme og hjerte-kar-sygdomme. udledning af kuldioxid, på den anden side, estimeres ud fra mængden af ​​brændstof, der forbruges af menneskelig aktivitet.

En nylig undersøgelse brugte sådanne estimater af menneskelig aktivitet til at dokumentere, at under pandemien, byer rundt om i verden oplevede et fald i CO ₂ emissioner. Forfattet af UC Berkeleys Daniel Kammen og adskillige kolleger i Kina, undersøgelsen anslog, at der var et brat fald på 8,8 % i global CO ₂ emissioner i første halvår af 2020.

Netværk som BEACO ₂ N er en nøjagtig og overkommelig måde at få meget bedre data på kvartersniveau.

"Her ville vi have en direkte foranstaltning, " sagde Cohen. "Fremad, vi forventer, at direkte observationer af CO ₂ vil hjælpe os med at forbedre en forståelse af de emissioner, der bidrager til luftforurening og, samtidigt, luftforureningsemissionerne vil hjælpe os med at forbedre vores forståelse af CO2-emissionerne ₂ ."