За шесть недель после того, как в районе залива Сан-Франциско в ответ на растущую пандемию COVID-19 был введен первый в стране мандат на самоизоляцию, региональные выбросы углекислого газа сократились на 25%, почти все из-за Согласно новому исследованию Калифорнийского университета в Беркли, дорожное движение сократилось почти на 50%.
Хотя с тех пор выбросы неуклонно росли, резкая реакция на резкое прекращение сжигания ископаемого топлива в автомобилях показывает, насколько эффективно переход к широкому использованию транспортных средств с электроприводом уменьшит выбросы основных парниковых газов, ответственных за изменение климата. и глобальное потепление.
Данные поступают из сети датчиков углекислого газа, установленных в районе залива учеными Калифорнийского университета в Беркли за последние восемь лет. Эта сеть уже используется в нескольких городах по всему миру. Глазго, Шотландия, объявит завтра (10 ноября), что планирует установить 25 таких мониторов в течение следующего года как раз к 1 ноября 2021 года, когда в этом городе начнется Конференция Организации Объединенных Наций по изменению климата.
«Вот как это выглядело бы для CO2, если бы мы электрифицировали автомобильный парк», - сказал Рональд Коэн, профессор химии и науки о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли. и старший автор исследования.«Подразумевается, что выбросы на дорогах могут быть быстро и резко изменены с помощью политики, и у нас есть инструмент, чтобы отслеживать это относительно быстро. Это способ узнать, что мы на пути к достижению наших целей».
Коэн примет участие в вебинаре о проекте завтра, с 8 до 11:45 по тихоокеанскому времени, вместе с Мэри Николс, председателем Калифорнийского совета по воздушным ресурсам, и лидерами Глазго и Шотландии. Он и его коллеги сообщили о результатах исследования Bay Area в статье, опубликованной 30 октября в журнале Geophysical Research Letters.
Штат Калифорния уже запретил продажу автомобилей, работающих на газе, к 2035 году и поставил цель ежегодно сокращать выбросы углекислого газа примерно на 3% в течение следующих 10 лет. Сеть по всему штату, подобная созданной Коэном мелкомасштабной сети Беркли по экологическому качеству воздуха и CO2, или BEACO2N, иметь возможность отслеживать выбросы CO2 и демонстрировать законодателям и общественности, что эти усилия эффективны для сокращения выбросов парниковых газов.
«Мы доказываем, что это способ отслеживать городской CO2 в городах по всему миру», - сказал он. «Мы пытаемся выяснить, какая комбинация инструментов делает эту рутину достаточной, чтобы передать ее государственным учреждениям, которые будут отслеживать это, или частным компаниям, которые могли бы предоставлять эти услуги государственным учреждениям таким образом, чтобы это было эффективно в масштабе».
Коэн отметил, что ни одно государственное учреждение не отслеживает выбросы двуокиси углерода в городских условиях на регулярной основе. Федеральное агентство по охране окружающей среды (EPA) отвечает за отслеживание таких вещей, как озон, NOx и твердые частицы, но не CO2: парниковый газ не входит в число «критериальных загрязнителей» EPA. было поручено контролировать и регулировать в результате поправок 1970-х годов к Закону о чистом воздухе 1963 года. В 2009 году EPA применило так называемую оговорку об опасности для регулирования выбросов CO2, но администрация Трампа подала иск об отмене этого правила.
"Это почти глупо, что мы не измеряли CO2 с самого начала в сети EPA, потому что почти все источники этих загрязняющих газов - это сжигание топлива. », - сказал Коэн. «Мы измеряем эти загрязняющие газы, но у нас нет данных об атмосфере, чтобы сказать, сколько топлива было сожжено. Одно из преимуществ подхода, который мы используем, заключается в том, что вы можете представить, на национальном или международном уровне, объединение CO. 2 и кадастры выбросов за качество воздуха в единый набор данных и обеспечение одновременного анализа качества воздуха и CO2, во многом аналогично тому, что делает Национальная метеорологическая служба. для обычной и суровой погоды."
BEACO2N
Почти десять лет назад Коэн решил найти способ измерения загрязняющих веществ, включая углекислый газ, достаточно недорогой, чтобы его можно было использовать на уровне района. На одном участке станции EPA могут стоить около 200 000 долларов, и они даже не поставляются с датчиками CO2..
Используя новую технологию, которая на несколько ступеней лучше, чем датчики угарного газа и углекислого газа в наших домах, теперь он может построить - за 8000 долларов - устройство размером с обувную коробку, которое каждые 5 секунд регистрирует уровни CO. 2 и четыре распространенных газообразных загрязняющих вещества, которые способствуют образованию смога: окись углерода (CO), закись азота (NO), двуокись азота (NO2) и озон (O3), а также уровни твердых частиц, например, дым, который недавно окутал район залива от пожаров в Северной Калифорнии.
За последние пять лет он развернул 72 таких комплекта инструментов в районе залива в рамках проекта BEACO2N. Большинство объединенных в сеть узлов находятся в Окленде, Ричмонде, Вальехо и вдоль коридора I-80, как правило, на расстоянии около 2 километров (чуть более мили) друг от друга. Школы являются излюбленными местами, потому что его команда может взаимодействовать со студентами и учителями, изучающими естественные науки, а он может подключаться к их системам Wi-Fi, чтобы отправлять данные в режиме реального времени в свою лабораторию, где они размещаются в Интернете. Он и его команда также установили четыре станции в Сан-Франциско, в том числе две в Exploratorium, и сотрудничают с коллегами в других местах для создания аналогичных сетей в Лос-Анджелесе, Нью-Йорке и Хьюстоне, а также в Глазго.
Цель Коэна - предоставить правительствам и политикам обратную связь, в которой они нуждаются, поскольку они пытаются уменьшить выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов. Размещая их регулярно по всему району, он также надеется показать, как сокращение выбросов загрязняющих веществ влияет на каждое сообщество, особенно на сообщества с низким доходом, которые слишком часто страдают от нездорового воздуха вдоль коридоров автострад и вблизи электростанций или нефтеперерабатывающих заводов..
«С точки зрения экологической справедливости вопрос заключается в следующем: «Если мы контролируем CO2, делаем ли мы это справедливым образом?», - сказал он. «Например, с ограничениями и торговлей в Калифорнии было бы неправильно, если бы богатые люди сначала закрывали близлежащие предприятия и перекладывали это дополнительное бремя туда, где живут бедняки. Сеть типа BEACO2N могла бы стать способом отслеживания этих вещей».
Ограничение и торговля - государственная программа регулирования, распространенная в Европе, Китае и Канаде и применяемая в 10 штатах США, включая Калифорнию, - это способ побудить компании сократить выбросы углекислого газа. Конкретным компаниям дается ограничение или ограничение на количество CO2, которое они могут выбрасывать, но им разрешается продавать или обменивать свои квоты на выбросы другим компаниям, если они сокращают свои собственные. выбросы.
Сегодня во многих городах также есть планы действий по борьбе с изменением климата, но им не хватает данных для отслеживания их успеха, сказал Коэн. Уровни углекислого газа по всему миру измеряются спутниками НАСА «Орбитальная углеродная обсерватория» и Японскими спутниками наблюдения за парниковыми газами, но только на региональном уровне, а не на уровне отдельных городов.
«Наша цель - предоставить людям данные, подтверждающие то, что они делают, чтобы они могли судить о том, что работает эффективно», - сказал Коэн.
Естественный эксперимент
16 марта шесть округов в районе залива Сан-Франциско стали первым регионом в США, который приказал второстепенным сотрудникам оставаться дома, чтобы остановить распространение COVID-19. Коэн увидел в этом возможность увидеть, что происходит, когда использование автомобилей, работающих на газе, резко падает.
Прослушивая измерения сети BEACON, Коэн и его коллеги сравнили шесть недель до введения приюта - со 2 февраля по 15 марта - с шестинедельным периодом после него, с 22 марта по 2 мая. пять датчиков работали все это время. Команда сделала поправку на существенное поглощение CO2 растениями весной и использовала метеорологические модели для экстраполяции измерений точечных источников на большую территорию залива.
Команда обнаружила наибольшее снижение уровня CO2 в утренний час пик с понедельника по четверг, около 7 часов утра, на основных автомагистралях, с наибольшим улучшением на I -880 проходит через Северный Окленд. В целом, вызванные деятельностью человека уровни CO2 снизились на 30% после того, как ограничения на укрытие на месте ограничили мобильность. Мониторы возле автомагистралей показали, что большая часть этого снижения произошла в результате сокращения автомобильного движения на 48%. Около 8% снижения выбросов углекислого газа было приписано уменьшению выбросов из стационарных источников, таких как нефтеперерабатывающие заводы.
В обычное время наблюдается большой скачок выбросов CO2 в утренний час пик и меньший скачок в вечерний час пик, но эти ежедневные различия стали менее выраженными.
Такие данные недоступны из других систем мониторинга, хотя общественная научная сеть Purple Air продает домашние датчики качества воздуха за 250 долларов и более, которые измеряют твердые частицы, такие как дым или пыль, которые, как было показано, увеличивают риск респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний. Выбросы углекислого газа, с другой стороны, оцениваются по количеству топлива, потребляемого человеческой деятельностью.
Недавнее исследование использовало такие оценки человеческой деятельности, чтобы задокументировать, что во время пандемии в городах по всему миру наблюдалось снижение выбросов CO2. Исследование, автором которого является Дэниел Каммен из Калифорнийского университета в Беркли и его многочисленные коллеги в Китае, показало, что в первой половине 2020 года произошло резкое снижение глобальных выбросов CO2 на 8,8%…
Сети, подобные BEACO2N, являются точным и доступным способом получения гораздо более качественных данных на уровне района.
«Здесь у нас будет прямое измерение», - сказал Коэн. «Двигаясь вперед, мы ожидаем, что прямые наблюдения за CO2 помогут нам уточнить понимание выбросов, которые способствуют загрязнению воздуха, и, одновременно, выбросы загрязнителей воздуха помогут нам уточнить наши понимание выбросов CO2
Соавторы Коэна - Александр Тернер, сейчас работающий в Вашингтонском университете в Сиэтле; Джинсол Ким, Хелен Фицморис, Кэтрин Ньюман, Кевин Уортингтон, Кэтрин Чан, Пол Вулдридж из Калифорнийского университета в Беркли; и Филипп Колер и Кристиан Франкенберг из Калифорнийского технологического института в Пасадене. Работа Калифорнийского университета в Беркли частично финансировалась Фондом Корета.