Een toestroom van vervuiling uit Azië in het westen van de Verenigde Staten en frequentere hittegolven in het oosten van de VS zijn verantwoordelijk voor de aanhoudende smog in deze regio's in de afgelopen kwart eeuw, ondanks wetten die de uitstoot van smogvormende chemicaliën uit uitlaatpijpen en fabrieken aan banden leggen.

De studie, geleid door onderzoekers van Princeton University en het Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) van de National Oceanic and Atmospheric Administration, benadrukt het belang van het handhaven van binnenlandse emissiebeperkingen op motorvoertuigen, energiecentrales en andere industrieën in een tijd waarin de vervuiling steeds mondialer wordt.

Gepubliceerd op 1 maart in het tijdschrift Atmosferische scheikunde en natuurkunde , de studie keek naar de bronnen van smog, ook bekend als ozon op leefniveau, over een periode van de jaren tachtig tot nu. Ozon op leefniveau, die verschilt van de ozon in de bovenste atmosfeer die de planeet beschermt tegen ultraviolette straling, schadelijk is voor de menselijke gezondheid, astma-aanvallen verergeren en ademhalingsmoeilijkheden veroorzaken. Het schaadt ook gevoelige bomen en gewassen.

Ondanks een vermindering van 50 procent in smogvormende chemicaliën zoals stikstofoxiden, algemeen bekend als "NOx", de afgelopen 25 jaar, ozonniveaus gemeten in landelijke gebieden van het westen zijn zelfs gestegen. En terwijl ozon in het oosten van de VS over het algemeen is afgenomen, de niveaus kunnen pieken tijdens hittegolven.

De studie traceerde de toename van ozon in het westen tot de toestroom van vervuiling uit Aziatische landen, inclusief China, Noord- en Zuid-Korea, Japan, Indië, en andere Zuid-Aziatische landen. collectief, de regio heeft de uitstoot van NOx sinds 1990 verdrievoudigd. In het oosten van de V.S. In de tussentijd, hittegolven - die de afgelopen decennia frequenter zijn geworden - houden vervuilde lucht vast, leiden tot tijdelijke escalaties van lokaal geproduceerde ozon.

De studie verklaart waarom de ozonniveaus in de lente, gemeten in Yellowstone National Park en andere westelijke parken ver van stedelijke gebieden, de afgelopen kwart eeuw zijn gestegen. Volgens de studie, de ozonconcentraties in het voorjaar in de nationale parken stegen in die periode met 5 tot 10 delen per miljard (ppb), wat significant is aangezien de federale ozonnorm 70 ppb is.

De toestroom van vervuiling uit Azië kan het voor deze gebieden moeilijk maken om te voldoen aan de federale ozonnormen, volgens de auteurs van de studie. "Toenemende achtergrondozon door stijgende Aziatische emissies laat minder ruimte over voor lokale productie van ozon voordat de federale norm wordt geschonden, " zei hoofdauteur Meiyun Lin, een onderzoekswetenschapper in het programma in Atmospheric and Oceanic Sciences aan de Princeton University en een wetenschapper bij GFDL.

Lins co-auteurs waren Larry Horowitz, ook van GFDL; Richard Payton en Gail Tonnesen van de U.S. Environmental Protection Agency; en Arlene Fiore van het Lamont-Doherty Earth-Observatory en Department of Earth and Environmental Sciences aan de Columbia University.

Met behulp van ozonmetingen in combinatie met klimaatmodellen ontwikkeld bij GFDL, de auteurs identificeerden vervuiling uit Azië als drijvende kracht achter de klim in ozon in de westelijke Amerikaanse nationale parken in de lente, wanneer wind- en weerpatronen Aziatische vervuiling over de Stille Oceaan duwen. In de zomer, wanneer deze weerpatronen verdwijnen, ozonniveaus in nationale parken liggen nog steeds boven wat zou worden verwacht gezien de Amerikaanse reducties in ozonprecursoren.

Hoewel het al meer dan tien jaar bekend is dat Aziatische vervuiling bijdraagt ​​aan de ozonniveaus in de Verenigde Staten, deze studie is een van de eerste die de mate categoriseert waarin stijgende Aziatische emissies bijdragen aan de ozon in de VS, volgens Lin.

In het oosten van de Verenigde Staten, waar Aziatische vervuiling een kleine bijdrage levert aan smog, NOx-emissiecontroles zijn succesvol geweest bij het verlagen van de ozonniveaus. Echter, perioden van extreme hitte en droogte kunnen vervuiling in de regio vasthouden, slechte ozondagen erger maken. Regionale NOx-emissiereducties verlichtten de ozonopbouw tijdens de recente hittegolven van 2011 en 2012, vergeleken met eerdere hittegolven zoals in 1988 en 1999. Aangezien hittegolven lijken toe te nemen als gevolg van de wereldwijde klimaatverandering, smog in het oosten van de VS zal waarschijnlijk verergeren, volgens de studie.

Klimaatmodellen zoals die ontwikkeld bij GFDL kunnen onderzoekers helpen toekomstige niveaus van smog, kosten-batenanalyses mogelijk maken voor kostbare maatregelen ter beheersing van verontreiniging. De onderzoekers vergeleken de resultaten van een model genaamd GFDL-AM3 met ozonmetingen van meetstations in de loop van de afgelopen 35 jaar, van 1980 tot 2014.

Eerdere studies met globale modellen kwamen slecht overeen met de ozontoename gemeten in westelijke nationale parken. Lin en co-auteurs waren in staat om de metingen te matchen door hun analyse te beperken tot dagen waarop de luchtstroom voornamelijk uit de Stille Oceaan komt.

Het modelleren van de bronnen van luchtvervuiling kan helpen verklaren waar de ozon die in de nationale parken wordt gemeten vandaan komt, legde Lin uit. "Het model stelt ons in staat om de waargenomen luchtvervuiling op te delen in componenten die worden aangedreven door verschillende bronnen, " ze zei.

Het team keek ook naar andere bijdragen aan ozon op leefniveau, zoals wereldwijd methaan van vee en bosbranden. De uitstoot van bosbranden droeg minder dan 10 procent bij en methaan ongeveer 15 procent van de ozontoename in het westen van de VS, terwijl Aziatische luchtvervuiling maar liefst 65 procent bijdroeg.

Deze nieuwe bevindingen suggereren dat een mondiaal perspectief nodig is bij het ontwerpen van een strategie om te voldoen aan de Amerikaanse ozonluchtkwaliteitsdoelstellingen, zei Lin.

Het negatieve effect van geïmporteerde vervuiling op het vermogen van de VS om zijn luchtkwaliteitsdoelstellingen te bereiken is niet geheel onverwacht, volgens Owen Cooper, een senior onderzoeker aan de Universiteit van Colorado en het NOAA Earth System Research Laboratory, die bekend is met het huidige onderzoek maar niet direct betrokken is. "Twintig jaar geleden, wetenschappers speculeerden eerst dat stijgende Aziatische emissies op een dag een deel van de binnenlandse ozonreducties in de Verenigde Staten zouden compenseren, " zei Cooper. "Deze studie maakt gebruik van meer dan 25 jaar observaties en gedetailleerde modelhincasts om uitgebreid aan te tonen dat deze vroege voorspellingen juist waren."