Даже не имея на руках точных данных, не сложно предположить, что количество вредных выбросов в атмосферу в течение 2020 года значительно сократилось — люди реже пользуются автомобилями, общественный транспорт не загружен, да и часть производств частично остановлены. Однако ученые хотели знать, какая часть этого снижения может быть связана с изменениями в человеческой деятельности во время отключений, связанных с пандемией, по сравнению с тем, сколько произошло бы в 2020 году без пандемии.
Используя компьютерные модели для создания 2020 года без COVID для сравнения, исследователи NASA обнаружили, что с февраля ограничения пандемии снизили глобальную концентрацию диоксида азота почти на 20%. Результаты были представлены на Международной конференции по высокопроизводительным вычислениям, сетям, хранилищам и анализу 2020 года.
Двуокись азота — это загрязнитель воздуха, который в основном образуется в результате сжигания ископаемого топлива, используемого в промышленности и на транспорте — оба из которых были значительно сокращены в разгар пандемии, чтобы предотвратить распространение нового коронавируса.
Нет двух одинаковых лет. Нормальные колебания погоды и атмосферной циркуляции изменяют состав и химический состав атмосферы Земли. Сравнение концентраций диоксида азота в 2020 году с данными только за 2019 или 2018 год не позволит учесть межгодовые различия. Но поскольку прогнозы модели NASA учитывают эти естественные вариации, ученые могут использовать их для анализа того, какая часть изменения состава атмосферы в 2020 году была вызвана мерами по сдерживанию COVID-19.
Даже с помощью моделей нельзя было предсказать внезапные, резкие изменения в поведении людей, поскольку новый коронавирус — и правила, пытающиеся его контролировать, — быстро распространяются. Вместо того, чтобы пытаться перепрограммировать свою модель с учетом этого неожиданного события, Келлер и его коллеги учли COVID-19, заставив модель полностью игнорировать пандемию.
Моделирование модели и анализ машинного обучения проводились в Центре моделирования климата NASA. Его сценарий "как обычно" представлял собой альтернативную версию 2020 года, в которой не было никаких неожиданных изменений в поведении людей, вызванных пандемией.
Отсюда — простое вычитание. Разница между значениями, смоделированными моделью, и измеренными данными наземных наблюдений представляет собой изменение выбросов в результате реакции на пандемию. Исследователи получили данные из 46 стран — всего 5 756 пунктов наблюдения на земле - с ежечасными измерениями состава атмосферы в режиме, близком к реальному времени. На уровне городов в 50 из 61 проанализированного города наблюдается сокращение выбросов двуокиси азота на 20-50%.
Многие страны уже проделали очень хорошую работу по снижению концентраций диоксида азота за последние десятилетия благодаря правилам, связанным с чистым воздухом, но полученные результаты ясно показывают, что человеческое поведение по-прежнему вносит значительный вклад.
Ухань, Китай, был первым муниципалитетом, сообщившим о вспышке COVID-19. Он также был первым, кто показал снижение выбросов диоксида азота — на 60% ниже ожидаемых расчетных значений. Вскоре последовало снижение на 60% в Милане и на 45% в Нью-Йорке, когда вступили в силу их местные ограничения.
Иногда можно было даже увидеть уменьшение содержания диоксида азота до того, как официальная политика вступила в силу. Люди, вероятно, сокращали число поездок, потому что разговоры об угрозе COVID-19 уже происходили до того, как нам фактически сказали закрыться. После снятия ограничений снижение содержания диоксида азота уменьшилось, но оставалось ниже ожидаемых значений "обычного положения дел".
Исследователи сравнили свои оценки снижения содержания диоксида азота с экономическими показателями, а именно с валовым внутренним продуктом стран, включенных в исследование. По словам авторов, они отлично совпали. И это не лишено смысла, ведь диоксид азота очень тесно связан с экономической деятельностью, например, люди, которые путешествуют, и работающие фабрики производяет его в огромных количествах.