La rete di sensori, la maggior parte dei quali nella East Bay, è il frutto di un'idea di Ronald Cohen, professore di chimica dell'UC Berkeley, che prevede dispositivi di monitoraggio dell'inquinamento e dell'anidride carbonica poco costosi e finanziati con fondi pubblici, ampiamente distribuiti nelle aree urbane per individuare le fonti di emissione e i quartieri più ricercato. Si stima che rappresenti il ​​70% della CO₂ globale le emissioni provengono dalle città, ma poche aree urbane dispongono di dati granulari sull'origine di tali emissioni.

Nel 2012, Cohen ha iniziato a creare una rete di rilevamento della Bay Area che ora è cresciuta fino a raggiungere più di 80 stazioni, di cui sette a San Francisco, che si estende dalla contea di Sonoma attraverso Vallejo e fino a San Leandro.

Tra il 2018 e il 2022, 57 sensori del Berkeley Environmental Air Quality and CO₂ Rete (BEACO₂ N) ha registrato una piccola ma costante diminuzione della CO₂ – circa l’1,8% annuo – che si traduce in un calo annuo del 2,6% dei tassi di emissione dei veicoli. Osservando i dati californiani sull'adozione dei veicoli elettrici, che è molto elevata nella Bay Area, Cohen e la studentessa laureata Naomi Asimow hanno concluso che la diminuzione era dovuta all'elettrificazione dei veicoli passeggeri.

"Ciò significa il 2,6% in meno di CO₂ per miglio percorso ogni anno", ha affermato Asimow, del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie.

Lo studio, ha affermato Cohen, mostra l'utilità di una rete urbana per il monitoraggio e la gestione dei mandati federali, statali e cittadini per la CO₂ riduzione.

"Dalle misurazioni atmosferiche dimostriamo che l'adozione dei veicoli elettrici funziona e sta avendo l'effetto desiderato sulla CO₂ emissioni", ha detto Cohen.

Questa buona notizia è mitigata dal fatto che, per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio della California e della Bay Area, la diminuzione annuale deve essere molto maggiore.

"Lo stato della California ha fissato questo obiettivo per le emissioni nette pari a zero entro il 2045, e l'obiettivo è che l'85% della riduzione provenga dalla riduzione effettiva delle emissioni, invece che dalla rimozione diretta di CO₂ dall'atmosfera. Ciò che riportiamo corrisponde a circa la metà della velocità necessaria per arrivare a zero emissioni nette entro il 2045", ha affermato Asimow.

"Oggi siamo all'1,8% annuo. Per raggiungere l'obiettivo dello Stato, avremmo bisogno del 3,7%", ha aggiunto Cohen. "Quindi non siamo molto più in alto di dove siamo; siamo quasi a metà del percorso verso questo obiettivo. Ma dobbiamo mantenerlo per altri 20 anni."

I risultati sottolineano l’urgente necessità di azioni accelerate per ridurre la CO₂ per raggiungere gli ambiziosi obiettivi di emissioni zero auspicati dalle città, ha affermato.

Come monitorare gli obiettivi climatici

Uno degli stimoli per lo studio è stato quello di verificare se il BEACO₂ La rete N potrebbe rilevare qualsiasi tendenza al ribasso nelle emissioni dei veicoli poiché lo stato ha fissato obiettivi per la riduzione dei gas serra e il mercato dei veicoli elettrici è sbocciato.

"Eravamo curiosi di sapere se i nostri dati ci avrebbero mostrato i nostri progressi verso il raggiungimento degli obiettivi di emissioni della California", ha affermato Asimow.

Tipicamente, CO₂ le emissioni sono stimate da fonti note di carbonio:quanto gas viene utilizzato per il riscaldamento e, per i veicoli, il consumo di carburante dei veicoli immatricolati in un'area e il consumo complessivo di carburante. Asimow e Cohen hanno notato che questo metodo "dal basso verso l'alto" per stimare le emissioni di anidride carbonica non prevedeva la piccola ma significativa tendenza al ribasso della CO₂ emissioni.

Le stime del team dell'UC Berkeley combinavano la CO₂ diretta misurazioni con dati meteorologici per calcolare le emissioni a livello del suolo:un approccio che utilizza osservazioni atmosferiche che ha rilevato la modesta diminuzione della CO₂ livelli. I ricercatori hanno utilizzato un'analisi statistica bayesiana che è iniziata con stime basate su dati economici, ma le hanno riviste in base alla CO₂ misurata dalla loro rete concentrazioni e un modello meteorologico per prevedere l'origine delle emissioni.

Cohen sostiene che i suoi sensori sono abbastanza economici – meno di 10.000 dollari per sensore, contro 20 volte di più per le stazioni di monitoraggio dell’inquinamento gestite dall’Environmental Protection Agency – che le principali città potrebbero permettersi di installare una rete per ottenere una visione più granulare delle aree insalubri e fonti di inquinamento. I sensori della rete misurano anche cinque inquinanti atmosferici critici:monossido di carbonio, ossidi di azoto (NO e NO₂ ), ozono e particolato (PM_2,5 ).

Los Angeles, California; Provvidenza, Rhode Island; e Glasgow, in Scozia, hanno già adottato i sensori di Cohen per creare le proprie reti di monitoraggio dell'inquinamento.

"Abbiamo dimostrato che è possibile effettuare osservazioni e misurare i cambiamenti dovuti a politiche di ogni tipo in modo economicamente vantaggioso e relativamente rapido", ha affermato Cohen.

"La rete coinvolge attrezzature del valore di circa mezzo milione di dollari - un investimento una tantum - e una persona all'anno che ci pensa. Uno dei nostri obiettivi è quello di dimostrare, sia in termini di CO₂ e l'aspetto della qualità dell'aria di ciò che facciamo, che questo è conveniente, traducibile e facilmente accessibile al pubblico come nient'altro lo è."

In futuro, i satelliti potrebbero monitorare i livelli di anidride carbonica su vaste aree e con maggiore granularità, ma tali satelliti non sono ancora disponibili, ha affermato Cohen.

"La soluzione ottimale sarà una combinazione di risorse spaziali e misurazioni a terra", ha affermato.