NASA发现局部封锁使得全球臭氧出现快速减少的情况

由于NOx排放量降低，到2020年6月，全球臭氧水平已降至政策制定者认为通过监管等传统手段至少需要15年才能达到的水平。

该研究表明，旨在本地减少NOx的创新技术和其他解决方案有潜力迅速改善全球空气质量和气候。该研究于2021年6月9日发表在《Science Advances》上。

臭氧在地球上空的平流层保护我们人类免受破坏性的太阳辐射。尽管离地面更近，但它还有其他持久的影响。据估计，2019年，地表臭氧对幼儿和哮喘患者等弱势人群的肺造成负面影响并导致全球36.5万人死亡。同样，它还破坏了植物的呼吸系统–它们进行光合作用的能力–从而减少了植物生长和作物产量。在对流层的顶部，它是一种强有力的温室气体，会导致全球气温升高。

当世界陷入封锁时，科学家们获得了一个前所未有的机会，在区域和全球尺度上研究人类活动如何跟自然地球系统进程相互作用。由JPL科学家Kazuyuki Miyazaki领导的一个国际研究小组利用这个机会研究了氮的两种主要氧化物：氮氧化物和二氧化氮–统称为NOx。他们绘制了从封锁期间化石燃料燃烧减少到当地氮氧化物排放减少以及最后到全球对流层臭氧污染减少的一系列事件。一个国家实施的封锁越严格减排的幅度就越大。如2020年2月初，中国的居家订单使得一些城市的氮氧化物排放量在几周内下降了50%，春季晚些时候，美国大多数州都下降了25%。

NOx排放量减少的总结果是全球臭氧减少了2%–政府间气候变化专门委员会所考虑的最激进的氮氧化物排放控制的一半。据这个由国际气候专家组成的权威机构预计，这一切将在30年的时间内产生成果。

由于NOx排放量的减少，臭氧的减少迅速在全球范围内扩散并且从地表上升超过6英里（10公里）。“我真的很惊讶对全球臭氧的影响是如此之大，”JPL科学家Jessica Neu说道，“我们原以为会有更多的当地反应。”据悉，她是这项新研究的论文合著者。

将NOx转化为臭氧的反应需要阳光并取决于许多其他因素如天气和空气中的其他化学物质。这些因素以多种方式相互作用，在某些情况下，减少NOx的排放实际上会增加臭氧。因此，研究人员不能仅从NOx排放数据来理解或预测臭氧浓度。这项工作需要更彻底的分析。

据了解，研究人员使用了5颗NASA和ESA地球观测卫星对NOx、臭氧和其他大气气体的测量数据。他们使用JPL开发的数据分析系统将多颗卫星的观测结果输入到四个大气化学反应和天气的数值模型中。他们发现，模型中大气的变化跟卫星观测结果吻合得很好，另外还重现了已知的随区域进入或退出封锁而排放的增加或减少。这些发现表明，随着世界经济的回升，NOx排放和全球臭氧将再次攀升。

Miyazaki表示：“我很高兴我们的分析系统能捕捉到世界各地排放的详细变化。这项工作具有挑战性和前所未有的性质，其证明了卫星监测服务于社会需求的改进。”眼下，这种结合多种卫星观测和模型的新能力已经掀开了人们对地球大气及其变化的新认识。