Ozono a livello di superficie, noto anche come smog, è aumentata nell'ultimo quarto di secolo nei siti rurali degli Stati Uniti occidentali durante la primavera, in parte a causa dell'aumento dell'inquinamento asiatico, considerando che lo smog è diminuito negli Stati Uniti orientali ma può aumentare a causa delle ondate di calore, secondo un nuovo studio della Princeton University e del Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) della National Oceanic and Atmospheric Administration. Sono mostrate le tendenze 1988-2014 dei livelli di ozono primaverili in giorni molto smog (pannello in alto) e di smog medio (pannello in basso), dalle osservazioni (a sinistra) e da un modello realizzato dal Laboratorio di fluidodinamica geofisica (a destra). Cerchi più grandi indicano i siti dove c'è maggiore certezza sull'andamento dell'ozono. Nei giorni molto smog (pannello superiore), i livelli di ozono sono diminuiti ad est, come indicato dai cerchi blu. I livelli di ozono sono aumentati a ovest, come indicato dai cerchi rossi, nonostante una riduzione del 50 per cento delle emissioni di inquinanti che formano smog. Attestazione:Meiyun Lin
Un afflusso di inquinamento dall'Asia negli Stati Uniti occidentali e ondate di calore più frequenti negli Stati Uniti orientali sono responsabili della persistenza dello smog in queste regioni nell'ultimo quarto di secolo, nonostante le leggi che limitano l'emissione di sostanze chimiche che formano smog dai tubi di scappamento e dalle fabbriche.
Lo studio, guidato da ricercatori della Princeton University e del Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) della National Oceanic and Atmospheric Administration, sottolinea l'importanza di mantenere i controlli nazionali sulle emissioni dei veicoli a motore, centrali elettriche e altre industrie in un momento in cui l'inquinamento è sempre più globale.
Pubblicato il 1 marzo sulla rivista Chimica e fisica dell'atmosfera , lo studio ha esaminato le fonti di smog, noto anche come ozono troposferico, in un arco temporale che va dagli anni Ottanta ad oggi. Ozono a livello del suolo, che è distinto dall'ozono nell'alta atmosfera che protegge il pianeta dalle radiazioni ultraviolette, è dannoso per la salute umana, esacerbando gli attacchi di asma e causando difficoltà respiratorie. Danneggia anche alberi e colture sensibili.
Nonostante un taglio del 50% delle sostanze chimiche che formano smog come gli ossidi di azoto, comunemente noto come "NOx", negli ultimi 25 anni, i livelli di ozono misurati nelle aree rurali dell'ovest sono effettivamente aumentati. E mentre l'ozono negli Stati Uniti orientali è complessivamente diminuito, i livelli possono aumentare durante le ondate di calore.
Lo studio ha tracciato l'aumento dell'ozono nell'ovest all'afflusso di inquinamento dai paesi asiatici, compresa la Cina, Corea del Nord e del Sud, Giappone, India, e altri paesi dell'Asia meridionale. Collettivamente, la regione ha triplicato le sue emissioni di NOx dal 1990. Negli Stati Uniti orientali, nel frattempo, le ondate di calore, che sono diventate più frequenti negli ultimi decenni, intrappolano l'aria inquinata sul posto, portando a escalation temporanee di ozono prodotto localmente.
Lo studio spiega perché i livelli di ozono primaverili misurati nel Parco Nazionale di Yellowstone e in altri parchi occidentali lontani dalle aree urbane sono aumentati nell'ultimo quarto di secolo. Secondo lo studio, i livelli di ozono primaverile nei parchi nazionali sono aumentati durante quel periodo da 5 a 10 parti per miliardo (ppb), il che è significativo dato che lo standard federale sull'ozono è di 70 ppb.
L'afflusso di inquinamento dall'Asia potrebbe rendere difficile per queste aree rispettare gli standard federali sull'ozono, secondo gli autori dello studio. "L'aumento dell'ozono di fondo dovuto all'aumento delle emissioni asiatiche lascia meno spazio alla produzione locale di ozono prima che lo standard federale venga violato, " ha detto l'autore principale Meiyun Lin, uno studioso di ricerca nel Programma in Scienze Atmosferiche e Oceaniche presso la Princeton University e uno scienziato presso GFDL.
I coautori di Lin erano Larry Horowitz, anche di GFDL; Richard Payton e Gail Tonnesen dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti; e Arlene Fiore dell'Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty e del Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente della Columbia University.
Utilizzando misurazioni dell'ozono combinate con modelli climatici sviluppati presso GFDL, gli autori hanno identificato l'inquinamento dall'Asia come causa della scalata dell'ozono nei parchi nazionali degli Stati Uniti occidentali in primavera, quando il vento e le condizioni meteorologiche spingono l'inquinamento asiatico attraverso l'Oceano Pacifico. In estate, quando questi modelli meteorologici si placano, i livelli di ozono nei parchi nazionali sono ancora al di sopra di quanto ci si aspetterebbe date le riduzioni statunitensi dei precursori dell'ozono.
Sebbene sia noto da oltre un decennio che l'inquinamento asiatico contribuisce ai livelli di ozono negli Stati Uniti, questo studio è uno dei primi a classificare la misura in cui l'aumento delle emissioni asiatiche contribuisce all'ozono negli Stati Uniti, secondo Lin.
Negli Stati Uniti orientali, dove l'inquinamento asiatico contribuisce in misura minore allo smog, I controlli sulle emissioni di NOx hanno avuto successo nel ridurre i livelli di ozono. Però, periodi di caldo estremo e siccità possono intrappolare l'inquinamento nella regione, peggiorando i giorni di ozono. Le riduzioni regionali delle emissioni di NOx hanno alleviato l'accumulo di ozono durante le recenti ondate di calore del 2011 e 2012, rispetto alle precedenti ondate di calore come nel 1988 e nel 1999. Poiché le ondate di calore sembrano essere in aumento a causa del cambiamento climatico globale, lo smog negli Stati Uniti orientali rischia di peggiorare, secondo lo studio.
I modelli climatici come quelli sviluppati alla GFDL possono aiutare i ricercatori a prevedere i futuri livelli di smog, consentire analisi costi-benefici per costose misure di controllo dell'inquinamento. I ricercatori hanno confrontato i risultati di un modello chiamato GFDL-AM3 con le misurazioni dell'ozono dalle stazioni di monitoraggio nel corso degli ultimi 35 anni, dal 1980 al 2014.
Studi precedenti che utilizzavano modelli globali corrispondevano male agli aumenti dell'ozono misurati nei parchi nazionali occidentali. Lin e i coautori sono stati in grado di abbinare le misurazioni restringendo la loro analisi ai giorni in cui il flusso d'aria proviene prevalentemente dall'Oceano Pacifico.
Modellare le fonti di inquinamento atmosferico può aiutare a spiegare da dove proviene l'ozono misurato nei parchi nazionali, ha spiegato Lin. "Il modello ci consente di dividere l'inquinamento atmosferico osservato in componenti guidati da diverse fonti, " lei disse.
Il team ha anche esaminato altri contributori all'ozono a livello del suolo, come il metano globale proveniente dal bestiame e dagli incendi. Le emissioni degli incendi hanno contribuito per meno del 10% e il metano per circa il 15% all'aumento dell'ozono degli Stati Uniti occidentali, considerando che l'inquinamento atmosferico asiatico ha contribuito fino al 65 percento.
Questi nuovi risultati suggeriscono che è necessaria una prospettiva globale quando si progetta una strategia per soddisfare gli obiettivi di qualità dell'aria dell'ozono negli Stati Uniti, disse Lin.
L'effetto negativo dell'inquinamento importato sulla capacità degli Stati Uniti di raggiungere i propri obiettivi di qualità dell'aria non è del tutto inaspettato, secondo Owen Cooper, un ricercatore senior presso l'Università del Colorado e il NOAA Earth System Research Laboratory, che ha familiarità con lo studio in corso ma non è direttamente coinvolto. "Venti anni fa, gli scienziati hanno inizialmente ipotizzato che l'aumento delle emissioni asiatiche un giorno avrebbe compensato alcune delle riduzioni dell'ozono interno degli Stati Uniti, " Cooper ha detto. "Questo studio sfrutta più di 25 anni di osservazioni e modelli dettagliati retrospettivi per dimostrare in modo completo che queste prime previsioni erano giuste".
