De uitstoot van kooldioxide in Los Angeles is in april 2020 met 33% gedaald ten opzichte van voorgaande jaren, omdat wegen leegliepen en de economische activiteit vertraagde als gevolg van de COVID-19-pandemie, volgens een nieuwe studie in Geofysische onderzoeksbrieven . In de Washington, D.C./Baltimore regio, uitstoot van kooldioxide, of CO ₂ , in dezelfde periode met 34% gedaald.

De studie werd geleid door wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Universiteit van Notre Dame.

Hoewel de emissiereducties aanzienlijk zijn, de methode die wetenschappers gebruikten om ze te meten, heeft mogelijk de grotere impact op de lange termijn.

Op beide locaties is wetenschappers hadden eerder netwerken van sensoren geïnstalleerd op daken en torens om de CO-concentratie te controleren ₂ in de lucht. Ze gebruikten de gegevens van die sensornetwerken om de daling van de uitstoot in te schatten.

Dit lijkt misschien een voor de hand liggende manier om emissies te schatten, maar zo wordt het meestal niet gedaan. De meeste steden schatten hun uitstoot door de effecten op te tellen van activiteiten die uitstoot veroorzaken, zoals het aantal afgelegde voertuigkilometers of de vierkante meters van verwarmde en gekoelde gebouwen. Dit worden "bottom-up"-methoden genoemd omdat ze meestal gebaseerd zijn op activiteiten op het terrein.

Deze nieuwe studie toont aan dat "top-down" methoden, gebaseerd op het meten van de CO-concentratie ₂ in de lucht, betrouwbare emissieschattingen kan maken. Wetenschappers konden die methoden testen toen de uitstoot plotseling daalde als gevolg van COVID-19.

"Dit was een totaal onverwacht experiment, en een die we nooit meer willen doen, "Zei hoofdauteur en JPL-gegevenswetenschapper Vineet Yadav. "Maar onze resultaten laten zien dat we het begin van emissiereducties binnen een paar dagen konden detecteren."

Wetenschappers ontwikkelen top-down methoden om CO . te meten ₂ uitstoot voor meerdere jaren. "Deze studie toont aan dat de technologie voldoende gerijpt is om betrouwbare resultaten te produceren en in gebruik kan worden genomen, ", zei NIST-wetenschapper en co-auteur Kimberly Mueller. Dat zou steden een belangrijk nieuw instrument geven in hun inspanningen om de uitstoot te verminderen.

Top-down schattingen zijn moeilijk te realiseren omdat de meeste CO ₂ in de lucht boven steden is niet van lokale emissies. Het meeste is er van nature, en een deel wordt uitgestoten buiten de stadsgrenzen en komt binnen op de wind. De truc is om erachter te komen hoeveel van de CO ₂ in de lucht boven de stad werd lokaal gegenereerd.

"Mijn PhD-adviseur omschreef de sfeer altijd als een grote kop koffie, "zei Mueller. "Je hebt room toegevoegd, en je probeert de koffie los te roeren om te zien waar en wanneer je de room erin doet."

Om de sfeervolle koffie los te maken, wetenschappers gebruikten gegevens over windsnelheid, richting en andere factoren. Zo konden ze inschatten waar binnen een stad de uitstoot vandaan kwam en hoe groot ze waren.

Hoewel moeilijk te bereiken, top-down metingen hebben verschillende voordelen. Eerst, ze kunnen relatief snel feedback geven of de inspanningen om de uitstoot te verminderen werken. Als een stad verkeerspatronen verandert of het openbaar vervoer vergroot, bijvoorbeeld, Top-down schattingen kunnen gegevens opleveren over de vraag of die inspanningen daadwerkelijk leiden tot verminderde emissies.

In aanvulling, een recente studie, ook co-auteur van Mueller, gaf aan dat Amerikaanse steden hun uitstoot vaak onderschatten wanneer ze alleen bottom-up-methoden gebruiken. Een ander recent onderzoek toonde aan dat het combineren van bottom-up met top-down methoden de nauwkeurigheid verhoogt. (Beide studies werden gedeeltelijk gefinancierd door NIST.)

"Nauwkeurige metingen zijn de sleutel tot elke strategie voor het beheersen van de uitstoot van broeikasgassen, " zei James Whetstone, leider van de NIST-groep voor broeikasgasmetingen en een co-auteur van de studie. "Dat is de enige manier om te weten of je vooruitgang boekt in de richting van je doelen."

NIST, NASA en andere onderzoekspartners gebruiken de sensornetwerken in Los Angeles en Washington, D.C./Baltimore regio om top-down methoden te ontwikkelen en te testen als een manier om nauwkeurigere emissieschattingen te verkrijgen. Dit onderzoeksproject richt zich mede op steden omdat steden een groot en groeiend aandeel van de CO . van de wereld uitmaken ₂ uitstoot.

De emissiedalingen van 33% en 34% in Los Angeles en de regio D.C./Baltimore vertegenwoordigen een daling ten opzichte van de gemiddelde emissies in april van de afgelopen twee jaar. De onderzoekers gebruikten drie verschillende methoden om de verandering in emissies te detecteren op basis van atmosferische metingen, die allemaal de daling op hetzelfde moment detecteerden.

"Deze onafhankelijke statistische tests op verschillende stukjes van de puzzel gaven consistente resultaten, "Zei de computerwetenschapper en co-auteur van de Notre Dame Subhomoy Ghosh. "Dit geeft ons vertrouwen in de bevindingen."

In aanvulling, de methoden bleken op beide locaties goed te werken, ondanks zeer verschillende omgevingsomstandigheden. In Los Angeles, relatief schone lucht komt uit de Stille Oceaan. DC en Baltimore, anderzijds, regelmatig emissies ontvangen van steden en elektriciteitscentrales in het westen. Ook in D.C. en Baltimore, emissiemodellen moeten rekening houden met de effecten van de lente, wanneer planten weer groen worden en CO . gaan trekken ₂ van de lucht. Los Angeles ervaart minder seizoensgebonden variatie in opname door planten.

"Deze methoden waren robuust genoeg om in zeer verschillende omgevingen te werken, "Zei Mueller. "Het feit dat deze methoden op beide locaties werkten, betekent dat de resultaten geen toevalstreffer waren."