Aerozole o krótkim czasie życia z dymu pomogły naukowcom zidentyfikować niektóre z kluczowych procesów obniżających poziom tlenku węgla.
Satelita Terra NASA wykonuje pomiary atmosfery ziemskiej od ponad dwóch dekad. Jeden z pięciu czujników na pokładzie, Pomiar Zanieczyszczeń w Troposferze (MOPITT), dokonuje codziennych pomiarów zanieczyszczenia powietrza tlenkiem węgla.
W ciągu ostatnich dwóch dekad zespół naukowy MOPITT zaobserwował znaczny spadek globalnego stężenia tlenku węgla. „Chcieliśmy wiedzieć, co napędza ten trend” – powiedziała Rebecca Buchholz, naukowiec zajmujący się atmosferą z amerykańskiego Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR). „Ale jest to trudne do rozwiązania, ponieważ istnieje kilka źródeł tlenku węgla, w tym pożary, transport, przemysł i roślinność”.
Tlenek węgla również pozostaje w atmosferze przez kilka miesięcy, co oznacza, że ma dużo czasu na mieszanie i rozprowadzanie. Utrudnia to naukowcom wskazanie źródeł lub zrozumienie, jakie czynniki przyczyniają się do zmian. Ale mają sposoby na obejście tego problemu. Porównując obserwacje MOPITT tlenku węgla z pomiarami krócej żyjących zanieczyszczeń, które zostały uwolnione z niektórych z tych samych źródeł, Buchholz i jej współpracownicy byli w stanie lepiej zrozumieć, skąd pochodzi tlenek węgla i dlaczego stężenie gazu spadło. Zgłosili swoje wyniki w Teledetekcji Środowiska.
Opierali się oni częściowo na danych ze spektroradiometru obrazowania średniej rozdzielczości (MODIS), czujnika znajdującego się na satelicie Terra. MODIS mierzy krótkożyjące cząstki unoszące się w powietrzu zwane aerozolami — takie jak kurz, sadza, popiół i sól morska. Aerozole zazwyczaj pozostają w atmosferze przez około tydzień, zanim zostaną usunięte przez reakcje chemiczne, grawitację lub opady.
„Szczególnie przydatne dla nas były aerozole z sadzy i węgla organicznego” – wyjaśnił Buchholz. „Ponieważ oba są bezpośrednio emitowane wraz z tlenkiem węgla podczas spalania paliw kopalnych i biomasy, mogą pomóc w śledzeniu tlenku węgla z tych źródeł”.
Oprócz analizy trendów tlenku węgla i aerozoli z MOPITT i MODIS, naukowcy wzięli również pod uwagę obserwacje z innych czujników satelitarnych i uwzględnili spostrzeżenia na temat regionalnych emisji aerozoli z szeregu innych badań.
Powyższa mapa pokazuje trendy w aerozolach od 2002 roku, mierzone przez MODIS Terra. W kilku częściach półkuli północnej ilość aerozoli, takich jak tlenek węgla, spadła w ostatnich dziesięcioleciach. Tendencja ta była szczególnie widoczna we wschodniej Azji, wschodnich Stanach Zjednoczonych i zachodniej Europie – obszarach, w których przepisy dotyczące ochrony środowiska i technologie czystszego spalania ograniczają emisje z sektora transportu i przemysłu.
Innym kluczowym czynnikiem spadku było zmniejszenie liczby pożarów i spalonej powierzchni. W półpustynnych częściach Ameryki Południowej, Afryki Środkowej i Azji ekspansja i intensyfikacja rolnictwa na użytkach zielonych i sawannach doprowadziła do większego tłumienia pożarów, ponieważ interesy rolne wkraczają i chronią wartościowe uprawy, zwierzęta gospodarskie, domy i infrastrukturę. W wielu miejscach istnieje tendencja do używania maszyn zamiast okresowego spalania w celu utrzymania gruntów na obszarach wiejskich.
Części Indii, północno-zachodni Pacyfik Stanów Zjednoczonych i region Morza Kaspijskiego odnotowały wzrost cząstek aerozolu z innych powodów. Zdaniem naukowców wysychanie Morza Kaspijskiego prawdopodobnie zwiększyło ilość aerozoli na tym obszarze, powodując, że niebo stało się bardziej zakurzone. W Indiach luźna kontrola środowiska, w połączeniu z rosnącą populacją i dużą ilością wypaleń w rolnictwie, prawdopodobnie przyczyniły się do wzrostu ilości aerozoli. W zachodnich Stanach Zjednoczonych ładunek aerozoli wzrósł, ponieważ susza i zmiany klimatyczne podsycały częstsze i intensywniejsze pożary.
Druga mapa pokazuje silny pozytywny sygnał trendu aerozoli na północno-zachodnim Pacyfiku w sierpniu. „Zmiany w północno-zachodnim Pacyfiku USA wyróżniają się zarówno w danych dotyczących tlenku węgla, jak i aerozoli” – powiedział Buchholz. „Wzorzec sezonowy się zmienił, a teraz obserwujemy intensyfikację letniego sezonu dymnego, powodującego nowy szczyt tlenku węgla w sierpniu”.
Dodatkowy dym potencjalnie naraził w ostatnich latach aż 130 milionów ludzi na działanie substancji toksycznych i grozi odwróceniem lat poprawy jakości powietrza. W kwietniu 2022 r. Buchholz był współautorem badania Nature Communications, które szczegółowo opisało problem. Dane wskazują, że podobny proces może mieć miejsce na Syberii – kolejnym regionie, w którym w ostatnich latach odnotowano zwiększoną aktywność pożarów.
„Takie badania naprawdę podkreślają, jak potężne może być składanie danych z wielu czujników w jedną analizę” – powiedział Buchholz. „W tym przypadku dane dotyczące tlenku węgla i aerozolu wzmacniają się nawzajem i opowiadają głębszą historię o tym, co dzieje się w naszej atmosferze, niż którekolwiek z nich byłoby w stanie samodzielnie”.
Terra została wprowadzona na rynek w 1999 roku z przewidywanym okresem użytkowania wynoszącym sześć lat. „Nikt nie spodziewał się, że MODIS, MOPITT lub inne czujniki na Terrze będą nadal działać ponad dwie dekady po wystrzeleniu” – powiedziała Helen Worden, główny badacz USA MOPITT. „Ich długowieczność otworzyła wiele nowych drzwi w zakresie nauki, którą możemy robić”.
Uwaga redaktora: Przeczytaj pierwszą część tej historii we wczorajszym „Obrazie dnia”.
Zdjęcia z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Joshuę Stevensa, z wykorzystaniem danych dzięki uprzejmości Buchholza, R., et al. (2021). Opowieść Adama Voilanda.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
