NOAA Research: Первый в своём роде набор данных связывает парниковые газы и качество воздуха
Система выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу (GRA²PES) от NOAA и Национального института стандартов и технологий (NIST) объединяет информацию об источниках загрязнения парниковыми газами и качеством воздуха в единую национальную базу данных, предлагая инновационные интерактивные картографические отображения и новые преимущества для решений в области климата и общественного здравоохранения.
Новая американская система для объединения источников загрязнения качеством воздуха и парниковыми газами в единую национальную исследовательскую базу данных теперь доступна на портале Центра по парниковым газам США. Эти геопространственные данные позволяют руководителям на уровне города, штата и региона легче выявлять и принимать меры для решения проблем качества воздуха, одновременно снижая опасности для населения, связанные с климатом.
Набор данных — это Система выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу (GRA²PES). Разработанный NOAA и NIST исследовательский проект GRA²PES фиксирует ежемесячную активность выбросов парниковых газов для нескольких секторов экономики, чтобы улучшить измерение и моделирование как содержания парниковых газов, так и загрязняющих веществ в воздухе на всей территории США.
Наличие компонентов парниковых газов и качества воздуха в одном наборе данных будет чрезвычайно полезным, сказала Ройзин Коммейн (Roisin Commane), специалист по атмосфере из Колумбийского университета, руководитель проекта в Нью-Йорке по улучшению оценок выбросов.
«Моя работа сосредоточена на выбросах от сжигания ископаемого топлива, чтобы идентифицировать источники парниковых газов», — сказала Коммейн. «Но в данный момент нам приходится использовать мешанину наборов данных, и мы тратим слишком много времени, пытаясь выяснить их различные способы представления вещей».
Более полная картина атмосферных условий
С момента принятия Закона США о чистом воздухе в 1970 году менеджеры по охране окружающей среды добились больших успехов в устранении основных причин загрязнения воздуха, сосредоточившись на отдельных точечных источниках, таких как дымовые трубы, и более широких рассеянных источниках, известных как неточечные источники, таких как выбросы транспортного сектора. Затем, в начале XXI века, США начали устанавливать цели по сокращению выбросов парниковых газов для устранения первопричины изменения климата — снова с акцентом на загрязнение дымовыми трубами и выхлопными трубами.
Однако атмосфера Земли не различает источники. Парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, и загрязнители воздуха, такие как оксид углерода и диоксид азота, часто выбрасываются в результате одной и той же деятельности и свободно смешиваются в атмосфере. Другие менее ценные источники, такие как летучие химикаты, ароматные потребительские товары и даже природные источники, такие как деревья, также могут способствовать ухудшению качества воздуха.
Планы по ограничению изменения климата путём сокращения выбросов парниковых газов обычно приводят к улучшению качества воздуха, но учёным необходимо детальное понимание точного состава загрязняющих веществ и их источников для разработки наиболее эффективных стратегий защиты чистого воздуха и, в свою очередь, общественного здоровья и благополучия.
GRA²PES включает данные, собранные двумя путями. Наборы данных по парниковым газам обычно создаются путём оценки скорости выбросов от различных видов деятельности, таких как производство энергии, промышленность, транспорт, сельское хозяйство и землепользование, среди прочего, а затем масштабирования оценок общих уровней активности для данной области.
Чтобы повысить точность методов «снизу вверх» и получить более точные оценки, новые и расширенные программы мониторинга парниковых газов работают над измерением критериальных загрязнителей воздуха непосредственно в атмосфере. Исследователи используют чувствительные приборы в сети стационарных и/или мобильных платформ на земле и в небе, как в случае с масштабной миссией по исследованию качества воздуха под руководством NOAA в 2023 году и партнёрством NOAA с United Airlines по установке приборов на авиалайнере. Затем данные загружаются в модели, позволяющие исследователям сделать вывод об источнике загрязняющих веществ, предоставляя более полную картину атмосферных условий.
Удвоение выгоды от климатических решений
Существуют потенциальные сопутствующие выгоды от сокращения выбросов парниковых газов, которые улучшают качество воздуха и одновременно смягчают воздействие на климат. Например, оксиды азота и углекислый газ являются важными показателями качества воздуха и выбросов парниковых газов. Оба являются побочными продуктами сжигания ископаемого топлива, производимого в основном транспортом и промышленными источниками.
В исследовании 2024 года группа под руководством учёных NOAA пришла к выводу, что если бы снижение загрязнения аэрозолями и озоном, обусловленное сокращением выбросов, вызванным COVID, наблюдалось в 2020 и 2021 гг., это привело бы к снижению преждевременной смертности, связанной с загрязнением окружающего воздуха, на 4–5%, которая, по их оценкам, составила 200 000 в 2020 году при выбросах в обычном режиме.
«Используя GRA²PES, мы видим, что с электрификацией транспорта в Нью-Йорке выбросы углекислого газа могут быть сокращены на 43%, а выбросы оксидов азота на 62%», — сказал Брайан Макдональд (Brian McDonald), учёный из Лаборатории химических наук NOAA, чьи исследования сосредоточены на моделировании состава атмосферы.
Транспорт также является основным городским источником бензола, который был классифицирован EPA как известный канцерогенный воздушный токсин. GRA²PES показывает, что выбросы бензола также могут быть снижены на 60% за счёт электрификации транспортных средств.
«С GRA²PES мы можем исследовать эту связь между качеством воздуха и выбросами парниковых газов более эффективно, чем в прошлом», — сказал Макдональд.
Аналогичные изменения выбросов углекислого газа и качества воздуха ожидаются в других городах США, хотя их величина будет варьироваться в зависимости от сочетания местных источников, как учтено в GRA²PES.
Поскольку климатические решения продолжают влиять на сочетание источников загрязнения воздуха и их концентрацию в атмосфере, GRA²PES поможет экологам выбрать наиболее эффективные меры по улучшению качества воздуха.
«В будущем менеджеры по качеству воздуха также будут менеджерами по выбросам парниковых газов», — сказал Макдональд.
