根據一項新研究，地球的大氣層對COVID-19大流行期間排放的減少做出了令人驚訝的反應，顯示出氣候變暖和空氣污染的密切聯繫。COVID-19大流行以及由此導致的全球各國對旅行和其他經濟部門的限制，在短短几周內大幅減少了空氣污染和溫室氣體排放。這種突如其來的變化讓科學家們看到了一個前所未有的結果，而這些結果需要規定多年才能實現。
利用美國宇航局（NASA）和其他國際空間機構的衛星數據，研究人員對COVID-19大流行對大氣的影響進行了一項全面的新調查，揭示了一些意外的發現。該研究還為解決氣候變暖和空氣污染的雙重威脅提供了見解。新研究的主要作者、加州理工學院的博士后Joshua Laughner說：“我們已經過了可以將這些視為兩個獨立問題的階段。為了了解是什麼在推動大氣層的變化，我們必須考慮空氣質量和氣候如何相互影響。”
這篇論文於11月9日發表在《美國國家科學院院刊》上，是由加州理工學院W.M.Keck空間研究所主辦的研討會產生的，由該機構和加州理工學院管理的南加州噴氣推進實驗室的科學家領導。來自大約20所美國和國際大學、聯邦和州政府機構以及實驗室的參與者確定了四個大氣成分進行深入研究：兩個最重要的溫室氣體，二氧化碳和甲烷；以及兩個空氣污染物，氮氧化物和微小的硝酸鹽顆粒。
二氧化碳
作者指出，最令人驚訝的結果是，雖然2020年二氧化碳排放量下降了5.4%，但大氣中的二氧化碳量繼續以與前幾年差不多的速度增長。“在以前的社會經濟中斷期間，比如1973年的石油短缺，你可以立即看到二氧化碳增長率的變化，”JPL碳小組的負責人和該研究的共同作者David Schimel說。“我們都期望這次也能看到。”
利用NASA2014年發射的軌道碳觀測站-2號衛星和NASA戈達德地球觀測系統大氣模型的數據，研究人員確定了造成這一結果的幾個原因。首先，雖然5.4%的排放量下降很明顯，但大氣濃度的增長是在自然過程造成的每年變化的正常範圍內。另外，海洋並沒有像近幾年那樣從大氣中吸收大量的二氧化碳–可能是對海洋表面空氣中二氧化碳壓力降低的意外快速反應。
空氣污染物和甲烷
氮氧化物在陽光下可以與其他大氣化合物發生反應，產生臭氧，對人類、動物和植物的健康構成威脅。然而，這決不是它們的唯一反應。 Laughner說：“氮氧化物的化學反應是一個極其複雜的線團，你拉動一個部分，其他五個部分就會改變。”
正如之前所報道的，與COVID相關的氮氧化物的下降迅速導致了全球臭氧的減少。這項新的研究利用衛星對各種污染物的測量，發現了限制氮氧化物的一個不太積極的影響。這種污染物反應形成一種叫做羥基的分子，它在分解大氣中的長命氣體方面起着重要作用。通過減少氮氧化物的排放–儘管這對清除空氣污染是有益的–這種大流行病也限制了大氣層清除另一種重要溫室氣體的能力：甲烷。
以分子為單位，甲烷在大氣中捕獲熱量方面比二氧化碳有效得多。由於一些人為原因，如油田基礎設施維護不善，對大流行期間甲烷排放量的估計並不確定，但一項研究計算出甲烷排放量減少了10%。
然而，與二氧化碳一樣，排放量的下降並沒有減少大氣中的甲烷濃度。相反，甲烷在去年增長了0.3%–這一速度比過去十年中的任何時候都要快。隨着氮氧化物的減少，有更少的羥基自由基來清除甲烷，所以它在大氣中停留的時間更長。
從大流行中得到的教訓
該研究退一步問，大流行病可以教給我們關於低排放的未來可能是什麼樣子，以及世界可能如何到達那裡。
值得注意的是，儘管許多經濟部門的活動減少，但到2020年年下半年，排放量恢復到接近大流行前的水平。作者的理由是，這種排放的反彈可能是企業和個人利用當今世界範圍內的能源基礎設施，維持有限的經濟生產力所必需的。研究報告指出：“這表明，減少這些工業和住宅部門的活動在短期內是不現實的”，作為減少排放的手段。“永久性地減少這些部門的排放將需要他們過渡到低碳排放技術。”