Klimaatverandering kan het verminderen van smog in bepaalde regio’s bemoeilijken

Nieuwe Studie van MIT: Klimaatverandering Bemoeilijkt Controle over Grondniveau Ozon

Volgens een nieuwe studie van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zal de opwarming van de aarde waarschijnlijk onze toekomstige mogelijkheden om grondniveau ozon, een schadelijke luchtverontreinigende stof die een belangrijk onderdeel van smog is, te beheersen, belemmeren.

De resultaten kunnen wetenschappers en beleidsmakers helpen effectievere strategieën te ontwikkelen voor het verbeteren van zowel de luchtkwaliteit als de volksgezondheid. Grondniveau ozon veroorzaakt verschillende schadelijke gezondheidsproblemen, van astma tot hartziekten, en draagt bij aan duizenden voortijdige sterfgevallen elk jaar.

Het model van de onderzoekers toont aan dat, naarmate de aarde opwarmt door klimaatverandering, grondniveau ozon minder gevoelig zal worden voor verminderingen van stikstofoxide-emissies in het oosten van Noord-Amerika en West-Europa. Met andere woorden, het zal grotere reducties in stikstofoxide-emissies vergen om dezelfde voordelen voor de luchtkwaliteit te bereiken.

In tegenstelling tot dit, laat de studie ook zien dat in het noordoosten van Azië het verminderen van emissies een groter effect zal hebben op het verlagen van grondniveau ozon in de toekomst.

De onderzoekers combineerden een klimaatmodel dat meteorologische factoren, zoals temperatuur en windsnelheden, simuleert met een chemisch transportmodel dat de beweging en samenstelling van chemicaliën in de atmosfeer schat. Door een reeks mogelijke toekomstige uitkomsten te genereren, biedt de ensemble-aanpak van de onderzoekers een beter inzicht in de inherente klimaatvariabiliteit, waardoor ze een vollediger beeld kunnen schetsen dan veel eerdere studies.

Het Beheersen van Ozon

Grondniveau ozon verschilt van de stratosferische ozonlaag die de aarde beschermt tegen schadelijke UV-straling. Het is een ademhalingsirritant die schadelijk is voor de gezondheid van mensen, dieren en planten. Het beheersen van grondniveau ozon is bijzonder uitdagend omdat het een secundaire verontreinigende stof is, die in de atmosfeer wordt gevormd door complexe reacties tussen stikstofoxiden en vluchtige organische stoffen in aanwezigheid van zonlicht.

Regelgevers proberen doorgaans de grondniveau ozon te verminderen door stikstofoxide-emissies van industriële processen te verlagen. Echter, het is moeilijk om de effecten van deze beleidsmaatregelen te voorspellen omdat grondniveau ozon op niet-lineaire manieren interageert met stikstofoxide en vluchtige organische stoffen.

Afhankelijk van de chemische omgeving kan het verminderen van stikstofoxide-emissies zelfs zorgen voor een stijging van de grondniveau ozon.

“Eerdere onderzoeken hebben zich gericht op de rol van emissies bij het vormen van ozon, maar de invloed van meteorologie is een echt belangrijk onderdeel van Emmie’s werk,” zegt Noelle Selin, een professor aan het Institute for Data, Systems, and Society (IDSS) en EAPS.

De onderzoekers hebben gebruikgemaakt van een wereldwijd atmosferisch chemisch model in combinatie met een klimaatmodel dat toekomstige meteorologie simuleert.

Ze richtten zich op Oost-Noord-Amerika, West-Europa en Noordoost-China, omdat deze regio’s historisch gezien hoge niveaus van de voorloperchemicaliën hebben die ozon vormen en goed gevestigde monitoringnetwerken bieden voor gegevensverzameling.

Ze kozen ervoor om twee toekomstscenario’s te modelleren, één met hoge opwarming en één met lage opwarming, over een periode van 16 jaar tussen 2080 en 2095. Ze vergeleken deze met een historisch scenario van 2000 tot 2015 om de effecten van een vermindering van 10% in stikstofoxide-emissies te zien.

Klimaatvariabiliteit Vastleggen

“De grootste uitdaging is dat het klimaat van nature van jaar tot jaar varieert. Dus, als je de effecten van klimaatverandering wilt isoleren, moet je voldoende jaren simuleren om voorbij die natuurlijke variabiliteit te komen,” zegt Le Roy.

De onderzoekers konden deze uitdaging overwinnen door recente vooruitgangen in atmosferische chemische modellering en door gebruik te maken van parallelle computing om meerdere jaren gelijktijdig te simuleren. Ze simuleerden vijf realisaties van 16 jaar, wat resulteerde in 80 modeljaren voor elk scenario.

De onderzoekers vonden dat Oost-Noord-Amerika en West-Europa bijzonder gevoelig zijn voor de toename van stikstofoxide-emissies uit de bodem, die natuurlijke emissies zijn die worden aangedreven door temperatuurstijging.

Door deze gevoeligheid zal het verminderen van stikstofoxide-emissies van menselijke activiteiten minder impact hebben op grondniveau ozon naarmate de aarde opwarmt en er meer stikstofoxide uit de bodem in de atmosfeer komt.

“Dit toont aan hoe belangrijk het is om onze representatie van de biosfeer in deze modellen te verbeteren om beter te begrijpen hoe klimaatverandering de luchtkwaliteit kan beïnvloeden,” zegt Le Roy.

In de toekomst willen de onderzoekers blijven onderzoeken hoe meteorologie en luchtkwaliteit samenkomen, en ze willen hun modellering uitbreiden om andere klimaatveranderingsfactoren met hoge variabiliteit, zoals bosbranden of biomassaverbranding, in overweging te nemen.

“We hebben aangetoond dat het belangrijk is voor wetenschappers op het gebied van luchtkwaliteit om de volledige reikwijdte van klimaatvariabiliteit te overwegen, zelfs als het moeilijk is om dat in je modellen te doen, omdat het echt invloed heeft op het antwoord dat je krijgt,” zegt Selin.