Thời kỳ đầu của đại dịch, người ta cho rằng hình ảnh vệ tinh trên khắp thế giới sẽ hiển thị không khí sạch hơn do lệnh phong tỏa vì COVID-19. Nhưng không phải tất cả các chất ô nhiễm đều được đưa ra khỏi vòng tuần hoàn. Đối với ô nhiễm bụi mịn PM2.5, các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu của NASA nhận thấy rằng sự biến đổi từ khí tượng đã che khuất các tín hiệu từ các đợt phong tỏa khi quan sát từ không gian.
Melanie Hammer, một cộng sự nghiên cứu tại Đại học Washington ở St. Louis, người dẫn đầu cuộc nghiên cứu, cho biết: “Theo trực giác, bạn sẽ nghĩ rằng nếu có một tình huống phong tỏa lớn, chúng tôi sẽ thấy những thay đổi đáng kể. Thật là ngạc nhiên khi các tác động trên PM2.5 rất khiêm tốn.”
Những thay đổi về nồng độ PM2.5 ở Trung Quốc trong tháng 2 năm 2019 và năm 2020 bắt nguồn từ các quan sát vệ tinh. Nguồn: NASABằng cách kết hợp dữ liệu tàu vũ trụ của NASA với giám sát trên mặt đất và hệ thống mô hình máy tính sáng tạo, các nhà khoa học đã lập bản đồ mức độ PM2.5 trên khắp Trung Quốc, châu Âu và Bắc Mỹ trong những tháng đầu của đại dịch. Các nhà nghiên cứu nhận thấy sự khác biệt theo mùa trong PM2.5 giữa những năm gần đây chủ yếu do sự biến đổi tự nhiên của khí tượng học, chứ không phải do các đợt phong tỏa của đại dịch.
Được công bố ngày 23 tháng 6 trên tạp chí Science Advances, nghiên cứu mới tích hợp dữ liệu từ các vệ tinh Terra và Aqua của NASA, cũng như đầu vào mô hình khí tượng từ Văn phòng Mô hình hóa và Đồng hóa Toàn cầu của NASA.
Các tác động khí tượng được phân tích trong nghiên cứu bao gồm những thay đổi trong nguồn bụi khoáng, cách chất ô nhiễm phản ứng với ánh sáng mặt trời trong khí quyển, sự trộn lẫn và truyền nhiệt, cũng như việc loại bỏ chất ô nhiễm khỏi khí quyển bằng cách kết tủa.
PM2.5 là một trong những chất ô nhiễm phức tạp nhất để nghiên cứu vì kích thước hạt, thành phần và độc tính của nó rất khác nhau tùy thuộc vào nguồn và điều kiện môi trường của nó.
Một chất ô nhiễm khí được gọi là nitơ điôxít, hoặc NO2, đã giảm đáng kể trong quá trình pphogn tỏa. Một sản phẩm phụ chính của việc đốt nhiên liệu bằng xe tải, ô tô và các phương tiện khác, sự suy giảm nitơ điôxít có thể nhìn thấy được từ không gian và từ mặt đất. Hình ảnh bầu trời trong xanh, nơi sương mù dày đặc từng là tiêu chuẩn tràn ngập trên các phương tiện truyền thông xã hội và tin tức phổ biến, cho thấy COVID-19 đã giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm nói chung.
Khi nitơ điôxít được thải ra, nó cũng có thể tương tác với các hóa chất khác trong khí quyển và tạo thành PM2.5. Tuy nhiên, hai chất ô nhiễm không có mối quan hệ tuyến tính. Bởi vì PM2.5 thường đến từ các nguồn giống như NO2, các nhà nghiên cứu cũng bắt đầu đặt câu hỏi liệu việc phong tỏa có dẫn đến sự suy giảm của PM2.5 hay không.
Các nghiên cứu đại dịch ban đầu về sự thay đổi PM2.5 đã phân tích dữ liệu từ các địa điểm quan trắc chất lượng không khí tại mặt đất. Nhưng vì những từ mặt đất còn hạn chế nên chỉ riêng dữ liệu của chúng không thể ghép lại bức tranh toàn cảnh hơn về nồng độ PM2.5 trong không khí, Hammer nói.
Hammer cho biết: “Chúng tôi quan tâm nhất đến những thay đổi trong PM2.5 vì PM2.5 là yếu tố môi trường rủi ro hàng đầu gây tử vong sớm trên toàn cầu. “Chúng tôi quyết định xem xét lại, sử dụng một bức tranh hoàn chỉnh hơn từ ảnh vệ tinh.”
Nghiên cứu do Randall Martin tại Đại học Washington ở St. Louis đồng dẫn đầu, người đã đi tiên phong trong nghiên cứu tích hợp mô hình hóa và viễn thám để nghiên cứu các chất ô nhiễm trong khí quyển như PM2.5.
Martin cho biết: “Nhiều quốc gia trên thế giới không hề có hoạt động giám sát PM2.5 nào. “Những công cụ này cho phép hiểu rõ hơn về PM2.5 cấp mặt đất ở quy mô toàn cầu hoặc khu vực.”
Để đảm bảo phân tích toàn diện, nhóm đã tập trung vào các khu vực có hệ thống giám sát mặt đất rộng khắp và so sánh các ước tính hàng tháng về PM2.5 từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2018, 2019 và 2020.
Khi các nhà nghiên cứu so sánh mức PM2.5 trong ba năm trong những tháng trùng với giai đoạn phong tỏa của từng khu vực, không có nhiều tín hiệu rõ ràng về Bắc Mỹ hoặc Châu Âu. Sự khác biệt đáng kể nhất liên quan đến phong tỏa được phát hiện ở Trung Quốc.
Hammer cho biết: “Chúng tôi nhận thấy tín hiệu có thể phát hiện rõ ràng nhất là sự sụt giảm đáng kể ở Đồng bằng Hoa Bắc, nơi tập trung các chốt chặn nghiêm ngặt nhất”.
Để tìm hiểu xem liệu sự cố bị khóa có gây ra tín hiệu đó hay không và một số tín hiệu nhỏ hơn nằm rải rác xung quanh các khu vực được khảo sát, nhóm đã chạy các “mô phỏng độ nhạy” khác nhau bằng cách sử dụng GEOS-Chem, một mô hình vận chuyển hóa học mà nhóm của Martin giúp dẫn đầu.
Họ đã mô phỏng một kịch bản trong đó lượng khí thải nitơ điôxít do con người phát ra được giữ không đổi và sự biến thiên khí tượng chịu trách nhiệm duy nhất cho sự khác biệt giữa các năm về PM2.5 trong những tháng khóa chính. Họ cũng chạy các mô phỏng trong đó họ giảm lượng khí thải liên quan đến giao thông vận tải và các nguồn nitơ điôxít do con người tạo ra khác, đóng cửa phản chiếu, khi ít người lái xe hơn và ít khu công nghiệp hoạt động hơn.
Họ tìm thấy mô phỏng trong đó cả hiệu ứng khí tượng và giao thông được đưa vào phản ánh gần nhất tình hình thực tế.
Hầu hết các vệ tinh lấy mẫu bầu khí quyển thông qua các cột thẳng đứng trải dài từ mặt đất đến rìa không gian. Việc xác định nồng độ của các hạt trong không khí gần bề mặt, nơi chúng ảnh hưởng đến chất lượng không khí, không thể được xác định chỉ từ các vệ tinh này.
Dữ liệu vệ tinh được sử dụng trong nghiên cứu này, được gọi là độ sâu quang học sol khí, có liên quan đến nồng độ PM2.5 trên bề mặt bằng cách sử dụng GEOS-Chem, mô phỏng thành phần của khí quyển, các phản ứng và mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau của nó và cách chúng di chuyển theo chiều ngang cũng như theo phương thẳng đứng trong không khí.
Ralph A. Kahn, nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland và là giáo sư trợ giảng tại Đại học Maryland ở College Park, cho biết mô hình này là một công cụ tinh vi giúp vẽ nên bức tranh toàn cảnh hơn về chất lượng không khí.
Kahn, người tham gia nghiên cứu cho biết: “Câu chuyện lớn hơn thực sự là đặc tính toàn cầu của chất lượng không khí, đặc biệt là ở những nơi không có thiết bị giám sát bề mặt. “Các vệ tinh cung cấp một phần quan trọng của nó, các mô hình cung cấp một phần quan trọng của nó, và các phép đo trên mặt đất cũng đóng góp quan trọng.”
Hammer nghi ngờ sự thay đổi nồng độ PM2.5 ở Đồng bằng Hoa Bắc rõ ràng hơn do mức độ ô nhiễm của khu vực cao hơn trong thời gian “bình thường”.
Thông tin chi tiết mới cũng nêu bật một điểm có liên quan mà thoạt đầu có thể không trực quan: Mức PM2.5 trung bình đã giảm đều đặn ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Hammer cho biết nồng độ ô nhiễm vốn đã thấp thì càng khó thay đổi.
Theo NASA
Để lại bình luận