Pandemics and Pollution: A Conversation with Atmospheric Scientist Paul Wennberg

注:这篇文章是加州理工学院科学家系列文章的一部分,这些科学家正在根据各自的专业研究COVID-19大流行。从生物学,到化学,到社会科学,再到计算机,对抗这种疾病的关键还有待发现。

你可能已经看到了前后对比鲜明的照片:以前被浓重的雾霾笼罩的城市现在天空晴朗,covid19的“居家订单”让汽车交通和工业陷入停顿。

但加州理工学院大气化学和环境科学与工程学院教授保罗·温伯格(Paul Wennberg)表示,空气质量改善的问题并不像照片所显示的那么简单。温伯格是大气化学家和环境地球化学家,研究人类活动对全球大气的影响。

我们通过Zoom与温伯格进行了交谈,了解他对我们通过观察covid对空气污染的影响可以了解到什么,以及为什么我们在洛杉矶地区没有看到世界其他地方所观察到的同样显著的影响。

你能描述一下COVID-19“家庭主日指令”对环境的影响吗?

这取决于你在哪里。根据二氧化氮(NO2)水平,我们已经看到空气污染水平大幅下降,首先是在中国,然后是在欧洲和北美。但是,在你如何解释这些观测结果时,会有很多细微的差别,因为它们对天气之类的事情非常敏感。

例如,洛杉矶有一个非常多雨的时期后,开始在家里的订单,雨水有助于清除空气中的许多可溶性污染物,如气溶胶和颗粒。减少排放和改善空气质量之间的联系,在印度和中国这样的地方要比在洛杉矶这样的地方容易得多。

这是为什么呢?

人们有时没有意识到这一点,但在洛杉矶,汽车被认为只造成了空气污染的一小部分。与过去几十年相比,汽车已经变得非常干净。我们预计,汽车交通的减少将减少大约10%的主要污染物的排放,这是相当可观的,但总体来说还是很小的。如今,洛杉矶的氮氧化物排放主要来自卡车和其他柴油发动机。如果你现在走在高速公路上,你会看到还有很多卡车。

世界其他地方呢?

在其他地方,与COVID-19有关的交通减少与空气污染减少之间的联系更容易建立。在欧洲,有更多的柴油汽车,它们排放大量的氮氧化物。把它们从马路上拿开会产生更明显的影响。

在印度,电力需求大幅下降——10天内下降了26%——所以他们正在关闭燃煤电厂,这也带来了更清洁的空气。你可以将其与加州进行对比,加州的用电量有所下降,但降幅并不大。我们可能下降5%到10%。我们都在家里,但我们仍然在线,使用我们的电脑。许多需要电力的活动并没有像在印度或中国这样制造业占主导地位的地方那样发生改变。

全球气候模式最终会产生均质化效应,导致各地空气更清洁吗?

在某种程度上。我们期望看到大气中臭氧的背景水平以更全球化的方式减少,这是一件好事。但是很多颗粒物并不能传播很远,所以环境对此的反应仍然是局部的。

空气质素的改变会对云的形成有什么影响?

这方面有两个方面正在被跟踪。我们感兴趣的是对飞机在产生高空卷云中的作用进行量化,这些高空卷云可以在16500英尺以上发现,并使地球变暖。9/11之后的研究试图利用袭击后那一周飞机数量不足的情况来确定这一点,这些研究表明,在航空活动对气候的总体影响中,卷云的形成可能占了一半,它会吸收热量,导致全球变暖。

从2月底到3月底,全球航班数量减少了约三分之二,我们看到了9/11对全球的影响。这将更容易解释,因为它会持续很长时间,而且会因地区而异。在很大程度上,中国的航空旅行首先减少,然后是欧洲,最后是美国。回归航空业可能也会是不均匀的,这使得人们可以尝试将局部影响从飞机本身的影响中分离出来。

我们对发生在6500英尺以下的低空云层也很感兴趣。每一个云滴的核心都有一种存在于大气中的粒子,因此有人认为,气溶胶污染导致了云量的变化,而这是气候强迫的一个重要组成部分。云可以吸收热量,使地球变暖。与covid19情况相关的气溶胶污染的减少应该为那些很难用其他方式评估的理论提供一个非常有用的测试,因为气候和污染的故事在过去的50年里一直在共同演变。

这还意味着什么其他的研究机会呢?

就在这件事发生之前,我们向国家科学基金会提交了一份提案,研究如果我们不再排放汽车,从空气质量的角度来看,洛杉矶和美国将会是什么样子。现在我们有了一个更好的基于硬数据的想法。作为一个侧项目提案,Resnick可持续发展研究所和罗纳德·玛克辛林德全球环境科学中心委托的空气质量监测站校园,这是由我的一个员工,约翰Crounse[博士& # x27; 11], 1月和2月,及时开始观察这一点。

还有什么其他工具可以用来分析这个问题呢?

现在,我们还不能获得很多国家的科学资产,你可以用它们来跟踪空气质量。通常,你可以说,"让我们坐上国家科学基金会的飞机,飞过去看看发生了什么事。"现在,那些飞机停飞了。

但是,我们确实有一些遥感仪器,例如轨道碳观测站、OCO-2和OCO-3。大部分的图片你# x27;我在Twitter上看到在报纸上,来自荷兰的仪器称为Tropomi,这是一个传感器,启动只是几年前和地图标准的污染物,我们称之为,从空间分辨率很高。此外,还有一些其他的喷气推进实验室仪器(喷气推进实验室由加州理工学院为美国国家航空航天局管理)正在跟踪例如一氧化碳污染方面的变化。

这是否会产生长期影响,还是说空气污染会回到国内订单增加时的水平?

这实际上是一个社会问题,而不是环境问题。一旦你重新启动那些造成空气污染的活动,它就会卷土重来。但是有些地方历史上曾经有过非常严重的空气污染,很多人从来没有真正经历过干净的空气。突然之间,他们正在经历这样的事情,我简直不能相信这不会有什么效果。人们将会看到一些不同的东西,如果他们届时提出要求,我不会感到惊讶。我们已经在美国表明,你们既可以拥有良好的空气质量,又可以拥有大量的经济活动。我想世界上很多地方的人都没有经历过这种情况。

下一个是什么?

洛杉矶的春季天气变化无常,这使得我们现在收集的空气质量数据的解释变得很复杂。如果整个夏天都呆在家里的订单持续下去——让我们希望他们不要这样做——我们就能更好地回答这个科学问题:当你把汽车流量减少两倍、三倍或四倍,或者我们已经做过的任何事情时,会发生什么。

从气候变化的角度来看,这就好像我们在进行一项持续了几个世纪的全球实验,缓慢地向大气中排放越来越多的二氧化碳和颗粒污染物。由于缺乏历史记录,我们对这些排放的影响的认识受到了挑战。但现在,我们以一种非常戏剧化和直接的方式,尤其是在微粒污染方面,做了相反的事情,而且是在我们有更好的工具来理解它的时候。看到这是如何进行的应该是相当直接的。

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