(English below)
Các hạn chế trên toàn thế giới trong đại dịch COVID-19 đã làm giảm đáng kể việc đi lại và các hoạt động kinh tế khác, dẫn đến lượng khí thải thấp hơn. Nhìn thấy ở đây, những đường cao tốc gần như không có người ở Colombia trong đại dịch.

Bầu khí quyển của Trái đất đã phản ứng theo những cách đáng ngạc nhiên đối với việc giảm lượng khí thải trong đại dịch, cho thấy sự ấm lên của khí hậu và ô nhiễm không khí có mối liên hệ chặt chẽ như thế nào.

Đại dịch COVID-19 và những hạn chế dẫn đến việc đi lại và các lĩnh vực kinh tế khác của các quốc gia trên toàn cầu đã giảm đáng kể ô nhiễm không khí và phát thải khí nhà kính chỉ trong vòng vài tuần. Sự thay đổi đột ngột đó đã cho các nhà khoa học một cái nhìn chưa từng có về kết quả mà các quy định sẽ mất nhiều năm để đạt được.

Một cuộc khảo sát mới toàn diện về ảnh hưởng của đại dịch đối với khí quyển, sử dụng dữ liệu vệ tinh của NASA và các cơ quan vũ trụ quốc tế khác, cho thấy một số phát hiện bất ngờ. Nghiên cứu cũng cung cấp những hiểu biết sâu sắc về việc giải quyết các mối đe dọa kép của khí hậu nóng lên và ô nhiễm không khí. Joshua Laughner, tác giả chính của nghiên cứu mới và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Caltech ở Pasadena, California cho biết: “Chúng ta đã vượt qua thời điểm mà chúng ta có thể coi đây là hai vấn đề riêng biệt. “Để hiểu điều gì đang thúc đẩy những thay đổi đối với bầu khí quyển, chúng ta phải xem xét chất lượng không khí và khí hậu ảnh hưởng lẫn nhau như thế nào.”

Được xuất bản ngày 9 tháng 11 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, bài báo đã phát triển từ một hội thảo được tài trợ bởi Caltech’s W.M. Viện Nghiên cứu Không gian Keck, được dẫn dắt bởi các nhà khoa học tại học viện đó và tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực ở Nam California, do Caltech quản lý. Những người tham gia từ khoảng 20 trường đại học Hoa Kỳ và quốc tế, các cơ quan liên bang và tiểu bang, và các phòng thí nghiệm đã xác định chính xác bốn thành phần khí quyển để nghiên cứu chuyên sâu: hai loại khí nhà kính quan trọng nhất, carbon dioxide và methane; và hai chất ô nhiễm không khí, oxit nitơ và các hạt nitrat cực nhỏ.

Cac-bon đi-ô-xít

Các tác giả ghi nhận kết quả đáng ngạc nhiên nhất là trong khi lượng khí thải carbon dioxide (CO2) giảm 5,4% vào năm 2020, lượng CO2 trong khí quyển vẫn tiếp tục tăng với tốc độ tương tự như những năm trước đó. David Schimel, người đứng đầu nhóm carbon của JPL và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Trong những lần gián đoạn kinh tế xã hội trước đây, chẳng hạn như sự thiếu hụt dầu mỏ năm 1973, bạn có thể thấy ngay sự thay đổi trong tốc độ tăng trưởng của CO2. "Tất cả chúng tôi đều mong đợi được xem nó lần này."

Sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Đài quan sát carbon-2 của NASA được phóng vào năm 2014 và mô hình khí quyển của Hệ thống quan sát Trái đất Goddard của NASA, các nhà nghiên cứu đã xác định một số lý do cho kết quả này. Thứ nhất, trong khi lượng khí thải giảm 5,4% là đáng kể, thì sự gia tăng nồng độ trong khí quyển nằm trong phạm vi bình thường của sự thay đổi hàng năm do các quá trình tự nhiên gây ra. Ngoài ra, đại dương không hấp thụ nhiều CO2 từ khí quyển như những năm gần đây - có thể là do một phản ứng nhanh bất ngờ trước sự giảm áp suất của CO2 trong không khí ở bề mặt đại dương.

Các chất ô nhiễm không khí và khí mêtan

Ôxít nitơ (NOx) khi có ánh sáng mặt trời có thể phản ứng với các hợp chất khác trong khí quyển để tạo ra ôzôn, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, động vật và thực vật. Tuy nhiên, đó không phải là phản ứng duy nhất của họ. Laughner nói: “Hóa học NOx là sợi bóng cực kỳ phức tạp, nơi bạn kéo một bộ phận và năm bộ phận khác thay đổi.

Như đã báo cáo trước đó, sự sụt giảm NOx liên quan đến COVID nhanh chóng dẫn đến sự giảm ôzôn trên toàn cầu. Nghiên cứu mới đã sử dụng các phép đo vệ tinh của nhiều loại chất ô nhiễm để phát hiện ra tác dụng hạn chế NOx ít tích cực hơn. Chất ô nhiễm đó phản ứng để tạo thành một phân tử tồn tại ngắn hạn gọi là gốc hydroxyl, đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy các khí tồn tại lâu trong khí quyển. Bằng cách giảm phát thải NOx - cũng có lợi như trong việc làm sạch ô nhiễm không khí - đại dịch cũng hạn chế khả năng tự làm sạch của khí quyển một loại khí nhà kính quan trọng khác: mêtan.

Đối với phân tử, mêtan có hiệu quả hơn CO2 trong việc giữ nhiệt trong khí quyển. Các ước tính về lượng khí thải mêtan giảm xuống trong đại dịch là không chắc chắn vì một số nguyên nhân của con người, chẳng hạn như bảo dưỡng kém cơ sở hạ tầng mỏ dầu, không được ghi chép đầy đủ, nhưng một nghiên cứu đã tính toán rằng mức giảm là 10%.

Tuy nhiên, cũng như với CO2, việc giảm lượng khí thải không làm giảm nồng độ khí mêtan trong khí quyển. Thay vào đó, khí mê-tan đã tăng 0,3% trong năm qua - một tốc độ nhanh hơn bất kỳ thời điểm nào khác trong thập kỷ qua. Với ít NOx hơn, có ít gốc hydroxyl hơn để loại bỏ mêtan, vì vậy nó ở trong khí quyển lâu hơn.

Bài học từ đại dịch

Nghiên cứu đã lùi lại một bước để hỏi xem đại dịch có thể dạy gì về tương lai có lượng khí thải thấp hơn có thể trông như thế nào và thế giới có thể đến đó như thế nào.

Đáng chú ý, lượng khí thải đã quay trở lại mức gần trước đại dịch vào cuối năm 2020, mặc dù hoạt động trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế đã giảm.

Các tác giả cho rằng sự phục hồi về lượng khí thải này có lẽ là cần thiết cho các doanh nghiệp và cá nhân để duy trì năng suất kinh tế thậm chí còn hạn chế, sử dụng cơ sở hạ tầng năng lượng trên toàn thế giới tồn tại ngày nay. “Điều này cho thấy rằng việc giảm hoạt động trong các lĩnh vực công nghiệp và dân cư này là không thực tế trong ngắn hạn” như một biện pháp cắt giảm khí thải, nghiên cứu lưu ý. “Giảm vĩnh viễn lượng khí thải của các ngành này sẽ đòi hỏi họ phải chuyển đổi sang công nghệ phát thải các-bon thấp”.

-------

EMISION REDUCTIONS FROM PANDEMIC HAD UNEXPECTED EFFECTS ON ATMOSPHERE 
Worldwide restrictions during the COVID-19 pandemic caused huge reductions in travel and other economic activities, resulting in lower emissions. Seen here, almost-empty highways in Colombia during the pandemic.

Earth’s atmosphere reacted in surprising ways to the lowering of emissions during the pandemic, showing how closely climate warming and air pollution are linked.

The COVID-19 pandemic and resulting limitations on travel and other economic sectors by countries around the globe drastically decreased air pollution and greenhouse gas emissions within just a few weeks. That sudden change gave scientists an unprecedented view of results that would take regulations years to achieve.

A comprehensive new survey of the effects of the pandemic on the atmosphere, using satellite data from NASA and other international space agencies, reveals some unexpected findings. The study also offers insights into addressing the dual threats of climate warming and air pollution. “We’re past the point where we can think of these as two separate problems,” said Joshua Laughner, lead author of the new study and a postdoctoral fellow at Caltech in Pasadena, California. “To understand what is driving changes to the atmosphere, we must consider how air quality and climate influence each other.”

Published Nov. 9 in the Proceedings of the National Academy of Sciences, the paper grew from a workshop sponsored by Caltech’s W.M. Keck Institute for Space Studies, led by scientists at that institution and at the Jet Propulsion Laboratory in Southern California, which is managed by Caltech. Participants from about 20 U.S. and international universities, federal and state agencies, and laboratories pinpointed four atmospheric components for in-depth study: the two most important greenhouse gases, carbon dioxide and methane; and two air pollutants, nitrogen oxides and microscopic nitrate particles.

Carbon Dioxide

The most surprising result, the authors noted, is that while carbon dioxide (CO2) emissions fell by 5.4% in 2020, the amount of CO2 in the atmosphere continued to grow at about the same rate as in preceding years. “During previous socioeconomic disruptions, like the 1973 oil shortage, you could immediately see a change in the growth rate of CO2,” said David Schimel, head of JPL’s carbon group and a co-author of the study. “We all expected to see it this time, too.”

Using data from NASA’s Orbiting Carbon Observatory-2 satellite launched in 2014 and the NASA Goddard Earth Observing System atmospheric model, the researchers identified several reasons for this result. First, while the 5.4% drop in emissions was significant, the growth in atmospheric concentrations was within the normal range of year-to-year variation caused by natural processes. Also, the ocean didn’t absorb as much CO2 from the atmosphere as it has in recent years – probably in an unexpectedly rapid response to the reduced pressure of CO2 in the air at the ocean’s surface.

Air Pollutants and Methane

Nitrogen oxides (NOx) in the presence of sunlight can react with other atmospheric compounds to create ozone, a danger to human, animal, and plant health. That’s by no means their only reaction, however. “NOx chemistry is this incredibly complicated ball of yarn, where you tug on one part and five other parts change,” said Laughner.

As reported earlier, COVID-related drops in NOx quickly led to a global reduction in ozone. The new study used satellite measurements of a variety of pollutants to uncover a less-positive effect of limiting NOx. That pollutant reacts to form a short-lived molecule called the hydroxyl radical, which plays an important role in breaking down long-lived gases in the atmosphere. By reducing NOx emissions – as beneficial as that was in cleaning up air pollution – the pandemic also limited the atmosphere's ability to cleanse itself of another important greenhouse gas: methane.

Molecule for molecule, methane is far more effective than CO2 at trapping heat in the atmosphere. Estimates of how much methane emissions dropped during the pandemic are uncertain because some human causes, such as poor maintenance of oilfield infrastructure, are not well documented, but one study calculated that the reduction was 10%.

However, as with CO2, the drop in emissions didn’t decrease the concentration of methane in the atmosphere. Instead, methane grew by 0.3% in the past year – a faster rate than at any other time in the last decade. With less NOx, there was less hydroxyl radical to scrub methane away, so it stayed in the atmosphere longer.

Lessons From the Pandemic

The study took a step back to ask what the pandemic could teach about how a lower-emissions future might look and how the world might get there.

Notably, emissions returned to near-pre-pandemic levels by the latter part of 2020, despite reduced activity in many sectors of the economy.

The authors reason that this rebound in emissions was probably necessary for businesses and individuals to maintain even limited economic productivity, using the worldwide energy infrastructure that exists today. “This suggests that reducing activity in these industrial and residential sectors is not practical in the short term” as a means of cutting emissions, the study noted. “Reducing these sectors’ emissions permanently will require their transition to low-carbon-emitting technology.”

Geolink tổng hợp từ NASA