Oamenii de știință au găsit „un semnal” în troposfera Pământului

Ozonul poate fi benefic sau dăunător, în funcție de locul în care se găsește în atmosferă. Sus, în stratosferă, acest gaz incolor protejează Pământul de razele ultraviolete ale Soarelui. Însă mai aproape de sol, ozonul devine un poluant nociv, care poate provoca probleme cronice de sănătate, precum dureri în piept, dificultăți de respirație și afectarea funcției pulmonare. Cum ne influențează creșterea ozonului din troposfera superioară?

La un nivel intermediar, în troposfera superioară (stratul atmosferei aflat chiar sub stratosferă), unde zboară majoritatea avioanelor, ozonul contribuie la încălzirea planetei ca un gaz cu efect de seră puternic.

• Misteriosul avion spațial al Chinei a revenit pe Pământ după 268 de zile pe orbită
• Cât de important este nivelul de inteligență al celor care folosesc un computer?

Există indicii că ozonul continuă să crească în troposfera superioară, în ciuda eforturilor de a reduce sursele sale la sol în multe țări. Acum, oamenii de știință de la MIT confirmă că o mare parte din creșterea ozonului din troposfera superioară este probabil cauzată de activitățile umane.

Ce anume cauzează creșterea ozonului din troposfera superioară?

Într-un studiu publicat în revista Environmental Science and Technology, echipa a raportat că a detectat un semnal clar al influenței umane asupra tendințelor de ozon din troposfera superioară, analizând un set de date din satelit dintr-o perioadă de 17 ani, începând cu 2005.

„Confirmăm că există o tendință clară și în creștere a ozonului în troposfera superioară în latitudinile medii nordice, cauzată de activitățile umane mai degrabă decât de zgomotul climatic”, spune Xinyuan Yu, autorul principal al studiului și student la Departamentul de Științe ale Pământului, Atmosferei și Planetare al MIT (SUA).

„Acum putem face mai multe investigații pentru a înțelege ce activități umane conduc la creșterea ozonului din troposfera superioară”, adaugă coautoarea Arlene Fiore, profesoară la MIT.

Studiul a fost realizat de autori de la MIT, printre care se numără Sebastian Eastham și Qindan Zhu; împreună cu Benjamin Santer, de la Universitatea din California, Los Angeles; Gustavo Correa, de la Universitatea Columbia; Jean-François Lamarque, de la Centrul Național pentru Cercetare Atmosferică; și Jerald Zimeke, de la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA.

Cum se formează ozonul?

Înțelegerea cauzelor și influențelor ozonului este un exercițiu complex. Ozonul nu este emis direct, ci se formează din „precursori”, adică ingrediente inițiale precum oxizii de azot și compușii organici volatili (COV), care reacționează în prezența luminii solare pentru a forma ozon. Acești precursori sunt generați din emisiile vehiculelor, centrale electrice, solvenți chimici, procese industriale, emisiile avioanelor și alte activități umane.

Persistența ozonului în atmosferă depinde de o serie de variabile, inclusiv de tipul și de intensitatea activităților umane dintr-o anumită zonă, precum și de variabilitatea climatică naturală. De exemplu, un an cu un El Niño puternic poate influența circulația atmosferei într-un mod care influențează concentrațiile de ozon, indiferent de cât de mult ozon adaugă oamenii în atmosferă în acel an, explică Phys.org.

Deosebirea cauzelor umane de cele climatice în tendința ozonului, în special în troposfera superioară, este deosebit de dificilă. Lucrurile sunt complicate de faptul că în troposfera inferioară, stratul cel mai de jos al atmosferei și cel mai apropiat de nivelul solului, ozonul a încetat să crească și chiar a scăzut în unele regiuni din latitudinile medii nordice în ultimele decenii. Această scădere a ozonului în troposfera inferioară este în principal rezultatul eforturilor din America de Nord și Europa de a reduce sursele industriale de poluare a aerului.

„La nivelul solului, s-a observat că ozonul scade în unele regiuni, iar variațiile sale sunt mai strâns legate de emisiile umane. În troposfera superioară, tendințele ozonului sunt mai puțin monitorizate, dar par să se decupleze de cele de la suprafață, iar ozonul este mai ușor influențat de variabilitatea climatică. Așadar, nu știm dacă și cât din această creștere a ozonului observată în troposfera superioară este cauzată de oameni”, observă Yu.

Creșterea ozonului din troposfera superioară, cauzată de om

Yu și Fiore s-au întrebat dacă o „amprentă” umană în nivelurile de ozon, cauzată direct de activitățile umane, ar putea fi suficient de puternică pentru a fi detectabilă în observațiile satelitare din troposfera superioară. Pentru a vedea un astfel de semnal, cercetătorii trebuiau mai întâi să știe ce să caute.

Pentru acest lucru, au folosit simulări ale climei și ale chimiei atmosferice ale Pământului. Urmând metode dezvoltate în știința climei, au presupus că dacă ar putea simula un număr de variații climatice posibile în ultimele decenii, toate cu surse identice de emisii umane de precursori ai ozonului, dar fiecare pornind de la o condiție climatică ușor diferită, atunci orice diferențe dintre aceste scenarii ar trebui să fie cauzate de zgomotul climatic.

Prin deducție, orice semnal comun care a apărut la medierea scenariilor simulate ar trebui să fie cauzat de factori umani. Un astfel de semnal, atunci, ar fi o „amprentă” care ar dezvălui ozonul cauzat de om, pe care echipa ar putea încerca să-l detecteze în observațiile satelitare reale.

Cu această strategie în minte, echipa a realizat simulări folosind un model avansat de chimie climatică. Au rulat mai multe scenarii climatice, fiecare începând din anul 1950 și continuând până în 2014.

Din simulările lor, echipa a observat un semnal clar și comun în toate scenariile, pe care l-au identificat ca fiind o amprentă umană. Apoi, au analizat datele despre ozonul troposferic obținute de la mai multe instrumente de la bordul satelitului Aura al NASA.

„Sincer, credeam că datele satelitare vor fi prea zgomotoase. Nu mă așteptam ca modelul să fie suficient de robust”, recunoaște Fiore.

Un pas înainte în combaterea schimbărilor climatice

Dar observațiile satelitare pe care le-au folosit le-au oferit o șansă bună. Echipa a analizat datele despre ozonul troposferic superior derivate din produsele satelitare, din anii 2005 până în 2021, și au descoperit că, într-adevăr, au putut vedea semnalul ozonului cauzat de om pe care îl preziceau simulările.

Acest semnal este deosebit de pronunțat deasupra Asiei, unde activitatea industrială a crescut semnificativ în ultimele decenii și unde lumina solară abundentă și evenimentele meteorologice frecvente ridică poluarea, inclusiv ozonul și precursorii săi, în troposfera superioară.

Yu și Fiore caută acum să identifice activitățile umane specifice care duc la creșterea ozonului din troposfera superioară.

„De unde provine această tendință de creștere? Sunt emisii de la suprafață, de la arderea combustibililor fosili în motoarele vehiculelor și în centralele electrice? Sunt avioanele care zboară în troposfera superioară? Este influența incendiilor de vegetație? Sau o combinație a tuturor acestor factori?”, se întreabă Fiore.

„Capacitatea de a separa impacturile cauzate de om de variațiile climatice naturale poate ajuta la informarea strategiilor pentru combaterea schimbărilor climatice și a poluării aerului”, concluzionează cercetătoarea.

Vă recomandăm să citiți și:

Vor cauza schimbările climatice mai multe cutremure?

Prima extincție locală din SUA cauzată de creșterea nivelului mării

De ce ignoră oamenii de știință homosexualitatea în regnul animal?

Test de cultură generală. Cât durează să fierbi oul de struț?