Atmosfæriske data fra Indiens 2020-lockdown afslører, hvordan sort kulstof påvirker klimaet

Abstrakt:

COVID-19-pandemien og dens efterfølgende lockdown-foranstaltninger har givet en unik mulighed for at studere menneskelige aktiviteters indvirkning på miljøet. Denne undersøgelse fokuserer på 2020-lockdownen i Indien, som førte til betydelige reduktioner i økonomisk aktivitet og transport, hvilket giver en sjælden chance for at isolere og analysere virkningerne af sort kulstof (BC) på klimasystemet. Ved hjælp af satellitobservationer og jordbaserede målinger undersøger vi, hvordan BC-koncentrationer og deres strålingsegenskaber ændrede sig under lockdown-perioden og deres implikationer for det regionale og globale klima. Resultaterne fremhæver vigtigheden af ​​BC i at påvirke atmosfærisk opvarmning, skyegenskaber og jordens overordnede energibalance, hvilket giver værdifuld indsigt til udvikling af målrettede afbødningsstrategier for at imødegå BC's klimapåvirkninger.

Indledning:

Sort kulstof (BC), en vigtig bestanddel af partikler, spiller en væsentlig rolle i klimapåvirkning og forringelse af luftkvaliteten. Emitteret primært fra forbrændingsprocesser såsom dieselmotorer, industrielle aktiviteter og biomasseforbrænding absorberer BC solstråling, hvilket fører til atmosfærisk opvarmning og ændringer i skyegenskaber. Kvantificering af BC's præcise virkninger på klimaet er dog stadig udfordrende på grund af dets komplekse interaktioner med andre atmosfæriske komponenter.

Metode:

Vi analyserer et omfattende datasæt af satellitobservationer fra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) og jordbaserede målinger fra Aerosol Robotic Network (AERONET) steder i hele Indien. Undersøgelsesperioden dækker pre-lockdown (januar-marts 2020), lockdown (april-maj 2020) og post-lockdown (juni-august 2020). Forskellige BC-relaterede parametre, herunder aerosoloptisk dybde, BC-massekoncentration og enkeltsprednings-albedo, hentes og sammenlignes mellem forskellige faser for at kvantificere BC-ændringer under lockdownen.

Resultater:

I løbet af nedlukningsperioden blev der observeret betydelige reduktioner i BC-koncentrationer og aerosoloptisk dybde over større bycentre og industrielle regioner i Indien. Faldet i BC-emissioner førte til øget overfladesolindstråling, hvilket indikerer reduceret atmosfærisk absorption af solstråling. Den enkeltspredningsalbedo, et mål for BC's evne til at sprede sollys, steg, hvilket tyder på et fald i BC's absorberende egenskaber og en potentiel køleeffekt.

Endvidere viste ændringer i BC-koncentrationer at påvirke skyegenskaber. Reducerede BC-koncentrationer under nedlukningen resulterede i reduceret skydråbeeffektiv radius og øget skyfraktion, hvilket indikerer et skift mod mere reflekterende skyer. Denne ændring i skyegenskaber kan have bidraget til en samlet køleeffekt på klimasystemet.

Diskussion og konklusion:

De lockdown-inducerede ændringer i BC-koncentrationer og deres strålingsegenskaber giver værdifuld indsigt i BC's klimapåvirkninger. Den observerede reduktion i BC-emissioner førte til øget overfladesolindstråling, ændringer i skyegenskaber og en potentiel køleeffekt. Disse resultater fremhæver BC's betydelige indflydelse på energibalancen og klimasystemet.

Vores resultater understreger, at det haster med at behandle BC-emissioner for at afbøde deres negative virkninger på klimaet. I betragtning af BC's korte atmosfæriske levetid kan målrettede politikker og regler for at reducere BC-emissioner, især fra dieselkøretøjer, industrielle kilder og biomasseafbrænding, give betydelige fordele i form af klimareduktion og forbedring af luftkvaliteten.

Yderligere forskning er nødvendig for at udforske de langsigtede virkninger af BC-reduktioner, dets interaktioner med andre forurenende stoffer og de potentielle indvirkninger på regionale og globale klimamønstre. Ved at forstå BC's rolle i Jordens klimasystem kan vi udvikle effektive strategier til at afbøde dens negative påvirkninger og arbejde hen imod en mere bæredygtig fremtid.