Исследование, во главе с исследователями в Принстонском университете и Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) Национального управления океанических и атмосферных исследований, подчеркивает важность поддержания внутреннего контроля эмиссии над моторными транспортными средствами, электростанциями и другими отраслями промышленности в то время, когда загрязнение все более и более глобально.Изданный 1 марта в журнале Atmospheric Chemistry и Physics, исследование посмотрело на источники смога, также известного как озон уровня земли, через период в пределах от 1980-х к сегодня. Озон уровня земли, который отличен от озона в верхней атмосфере, которая защищает планету от ультрафиолетового излучения, вреден для здоровья человека, усиливая приступы астмы и вызывая затрудненное дыхание.
Это также вредит чувствительным деревьям и зерновым культурам.Несмотря на 50-процентное сокращение формирующих смог химикатов, таких как окиси азота, обычно известные как «NOx», за прошлые 25 лет, уровни озона, измеренные в сельских районах запада, на самом деле поднялись.
И в то время как озон в восточных США уменьшился в целом, уровни могут пронзить в течение периодов сильной жары.Исследование проследило увеличение озона на западе к притоку загрязнения из азиатских стран, включая Китай, Северную и Южную Корею, Японию, Индию и другие южноазиатские страны. Коллективно, регион утроил свою эмиссию NOx с 1990. В восточных США, между тем, периоды сильной жары – которые стали более частыми за прошлые несколько десятилетий – ловушка загрязненный воздух в месте, приведя к временным эскалациям в в местном масштабе произведенном озоне.
Исследование объясняет, почему уровни озона весенней поры, измеренные в Йеллоустонском национальном парке и других западных парках, далеких от городских районов, поднялись за прошлый век четверти. Согласно исследованию, уровни озона весенней поры в национальных парках повысились в тот период на 5 – 10 частей за миллиард (ppb), который является значительным, учитывая, что федеральный стандарт озона составляет 70 частей на миллиард.Приток загрязнения из Азии мог мешать этим областям выполнять федеральные стандарты озона, по словам авторов исследования. «Увеличение второстепенного озона от возрастающей азиатской эмиссии оставляет меньше комнаты для местного производства озона, прежде чем федеральный стандарт будет нарушен», сказала ведущий автор Меиюн Лин, ученый в Программе в области Атмосферных и Океанских Наук в Принстонском университете и ученого из GFDL.
Соавторами Лин был Ларри Горовиц, также GFDL; Ричард Пэйтон и Гэйл Тоннесен из американского Агентства по охране окружающей среды; и Арлин Фиоре из Земной Обсерватории Ламонта-Доэрти и Отдела наук о Земле и Наук об окружающей среде в Колумбийском университете.Используя измерения озона, объединенные с моделями климата, разработанными в GFDL, авторы определили загрязнение из Азии как улучшение подъема в озоне в западных американских национальных парках весной, когда ветер и метеорологические карты выдвигают азиатское загрязнение через Тихий океан. Летом, когда эти метеорологические карты спадают, уровни озона в национальных парках все еще выше того, что ожидалось бы данное американские сокращения предшественников озона.В то время как было известно больше десятилетия, что азиатское загрязнение способствует уровням озона в Соединенных Штатах, это исследование – один из первых, чтобы категоризировать степень, до которой возрастающая азиатская эмиссия способствует американскому озону, по словам Лин.
В восточных Соединенных Штатах, где азиатское загрязнение – младший участник смога, средства управления эмиссией NOx были успешны при сокращении уровней озона. Однако периоды экстремальной жары и засухи могут заманить загрязнение в ловушку в регионе, делая плохие дни озона хуже. Региональное сокращение выбросов NOx облегчило наращивание озона в течение последних периодов сильной жары 2011 и 2012, по сравнению с более ранними периодами сильной жары такой как в 1988 и 1999. Поскольку периоды сильной жары, кажется, повышаются из-за глобального изменения климата, смог в восточных США, вероятно, ухудшится, согласно исследованию.
Модели климата, такие как развитые в GFDL могут помочь исследователям предсказать будущие уровни смога, позволив анализ рентабельности для дорогостоящих мер по контролю за загрязнением окружающей среды. Исследователи сравнили результаты модели под названием GFDL-AM3 к измерениям озона с контролирующих станций в течение прошлых 35 лет с 1980 до 2014.Предшествующие исследования, используя глобальные модели плохо соответствовали увеличениям озона, измеренным в западных национальных парках.
Лин и соавторы смогли соответствовать измерениям, сузив их анализ ко дням, когда поток воздуха преимущественно из Тихого океана.Моделирование источников загрязнения воздуха может помочь объяснить, куда озон, измеренный в национальных парках, прибывает из, объяснила Лин. «Модель позволяет нам делить наблюдаемое загрязнение воздуха на компоненты, которые ведут другие источники», сказала она.Команда также посмотрела на других участников озона уровня земли, таких как глобальный метан от домашнего скота и пожаров.
Эмиссия пожара внесла меньше чем 10 процентов и метан приблизительно 15 процентов западного американского увеличения озона, тогда как азиатское загрязнение воздуха внесло целых 65 процентов.Эти новые результаты предполагают, что глобальная перспектива необходима, проектируя стратегию достигнуть американских целей качества воздуха озона, сказала Лин.
Отрицательный эффект импортированного загрязнения на способности США достигнуть ее целей качества воздуха не совершенно неожидан, по словам Оуэна Купера, старшего научного сотрудника из Университета Колорадо и Земной Системной Научно-исследовательской лаборатории NOAA, которая знакома с текущим исследованием, но не непосредственно вовлеченная. «Двадцать лет назад ученые сначала размышляли, что возрастающая азиатская эмиссия однажды возместит некоторые внутренние сокращения озона Соединенных Штатов», сказал Купер. «Это исследование использует в своих интересах больше чем 25 лет наблюдений и подробной модели hindcasts, чтобы всесторонне продемонстрировать, что эти ранние предсказания были правильными».