CO2-sensorer i to byområder registrerede stort fald i emissioner under COVID-19-pandemien

Kuldioxidemissionerne i Los Angeles faldt 33% i april 2020 sammenlignet med tidligere år, da vejene blev tømt og den økonomiske aktivitet aftog på grund af COVID-19-pandemien, ifølge en ny undersøgelse i Geofysiske forskningsbreve . I Washington, D.C./Baltimore-regionen, udledning af kuldioxid, eller CO ₂ , faldet med 34 % i samme periode.

Undersøgelsen blev ledet af forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL), National Institute of Standards and Technology (NIST) og University of Notre Dame.

Selvom emissionsreduktionerne er betydelige, den metode, som forskerne brugte til at måle dem, kan have den største langsigtede effekt.

Begge steder, Forskere havde tidligere installeret netværk af sensorer på hustage og tårne ​​for at overvåge koncentrationen af ​​CO ₂ i luften. De brugte data fra disse sensornetværk til at estimere faldet i emissioner.

Dette kan virke som en oplagt måde at estimere emissioner på, men sådan plejer man ikke at gøre. De fleste byer estimerer deres emissioner ved at opgøre virkningerne af aktiviteter, der forårsager emissioner, såsom antallet af kørte køretøjsmiler eller kvadratoptagelser af bygninger opvarmet og afkølet. Disse kaldes "bottom-up" metoder, fordi de for det meste er baseret på aktiviteter på jorden.

Denne nye undersøgelse viser, at "top-down" metoder, baseret på måling af koncentrationen af ​​CO ₂ i luften, kan producere pålidelige emissionsestimater. Forskere var i stand til at teste disse metoder, da emissionerne pludselig faldt på grund af COVID-19.

"Dette var et fuldstændig uventet eksperiment, og en vi aldrig vil gøre igen, " sagde hovedforfatter og JPL-dataforsker Vineet Yadav. "Men vores resultater viser, at vi var i stand til at opdage begyndelsen af ​​emissionsreduktioner inden for et par dage."

Forskere har udviklet top-down metoder til måling af CO ₂ emissioner i flere år. "Denne undersøgelse viser, at teknologien er modnet nok til at producere pålidelige resultater og kan sættes i drift, " sagde NIST-forsker og medforfatter Kimberly Mueller. Det ville give byer et vigtigt nyt værktøj i deres bestræbelser på at reducere emissioner.

Top-down estimater er vanskelige at opnå, fordi det meste af CO ₂ i luften over byer er ikke fra lokale emissioner. Det meste er der naturligt, og noget udsendes uden for byens grænser og kommer ind i vinden. Tricket er at finde ud af, hvor meget af CO ₂ i luften over byen blev genereret lokalt.

"Min ph.d.-rådgiver plejede at beskrive atmosfæren som en stor kop kaffe, " sagde Mueller. "Du har tilføjet fløde, og du prøver at røre kaffen ud for at se, hvor og hvornår du putter fløden i."

For at fjerne den atmosfæriske kaffe, forskere brugte data om vindhastighed, retning og andre faktorer. Dette gjorde det muligt for dem at vurdere, hvor i en by emissionerne stammer fra, og hvor store de var.

Selvom det er svært at opnå, top-down målinger har flere fordele. Først, de kan give relativt hurtig feedback på, om indsatsen for at reducere emissioner virker. Hvis en by ændrer trafikmønstre eller øger offentlig transport, for eksempel, top-down estimater kan give data om, hvorvidt disse bestræbelser rent faktisk fører til reducerede emissioner.

Ud over, en nylig undersøgelse, også medforfatter af Mueller, antydet, at amerikanske byer ofte undervurderer deres emissioner, når de alene bruger bottom-up-metoder. En anden nylig undersøgelse viste, at kombinationen af ​​bottom-up med top-down metoder øger nøjagtigheden. (Begge undersøgelser blev delvist finansieret af NIST.)

"Nøjagtige målinger er nøglen til enhver strategi for styring af drivhusgasemissioner, " sagde James Whetstone, leder af NISTs drivhusgasmålingsgruppe og medforfatter til undersøgelsen. "Det er den eneste måde at vide, om du gør fremskridt mod dine mål."

NIST, NASA og andre forskningspartnere bruger sensornetværkene i Los Angeles og Washington, DC/Baltimore-regionen for at udvikle og teste top-down metoder som en måde at opnå mere nøjagtige emissionsestimater. Dette forskningsprojekt fokuserer til dels på byer, fordi byer står for en stor og voksende andel af verdens CO ₂ emissioner.

De 33% og 34% emissionsfald i Los Angeles og DC/Baltimore-regionen repræsenterer reduktioner i forhold til de gennemsnitlige april-emissioner i de foregående to år. Forskerne brugte tre forskellige metoder til at detektere ændringen i emissioner baseret på atmosfæriske målinger, som alle registrerede faldet, der opstod på samme tid.

"Disse uafhængige statistiske test af forskellige brikker i puslespillet gav konsistente resultater, " sagde Notre Dame computerforsker og medforfatter Subhomoy Ghosh. "Dette giver os tillid til resultaterne."

Ud over, metoderne så ud til at fungere godt begge steder, trods meget forskellige miljøforhold. I Los Angeles, relativt ren luft kommer ind fra Stillehavet. D.C. og Baltimore, på den anden side, modtager jævnligt emissioner fra byer og kraftværker mod vest. Også i D.C. og Baltimore, emissionsmodeller skal tage højde for virkningerne af foråret, når planterne igen bliver grønne og begynder at trække CO ₂ fra luften. Los Angeles oplever mindre sæsonbestemt variation i planternes optagelse.

"Disse metoder var robuste nok til at fungere i meget forskellige indstillinger, " sagde Mueller. "Det faktum, at disse metoder virkede begge steder, betyder, at resultaterne ikke var et lykketræf."