Rokerige wolkenkrabbers en waarschuwingen voor de luchtkwaliteit zijn deze zomer vaak in het nieuws geweest in het noordoosten, toevallig terwijl een van de grootste ozononderzoeksprojecten aan de gang is.
In tegenstelling tot rook of smog is ozon niet zichtbaar met het blote oog, maar toch zijn de gevaren verstrekkend en impactvol. Daarom vertrouwen wetenschappers op hogeresolutiemodellen van Baron om de chemische vorming en beweging van dit schadelijke gas te volgen en te voorspellen.
Het "probleemkind" van vervuiling
"New York City is ons probleemkind van chronische ozonvervuiling. Dat zijn de woorden van Paul Miller, uitvoerend directeur van de Northeast States for Coordinated Air Use Management(NESCAUM). De NESCAUM-coalitie promoot en ondersteunt programma's om de negatieve effecten van luchtvervuiling en klimaatverandering van New Jersey tot Maine te verminderen.
Hoewel de verontreinigingsniveaus de afgelopen jaren landelijk opmerkelijk zijn gedaald, overtreedt het metrogebied van New York City (NYC) nog steeds de federale, op gezondheid gebaseerde luchtkwaliteitsnormen. Een van de initiatieven van NESCAUM is de Long Island Sound Tropospheric Ozone Study(LISTOS), een samenwerkingsverband tussen onderzoekers en overheidsinstanties dat in 2017 van start is gegaan om de vorming van ozon en het transport ervan benedenwinds van de NYC-regio te onderzoeken.
"Het doel is om de chemische en meteorologische processen die tot dit chronische ozonprobleem hebben geleid beter te begrijpen," zei Paul.
"En het [Baron]model is fundamenteel geweest voor ons succes," voegt hij eraan toe.
Kwaliteitswaarnemingen beginnen met betere modellering
Het identificeren van de bronnen en oorzaken van ozon aan het oppervlak is essentieel voor het implementeren en handhaven van maatregelen om de ozonconcentraties te verminderen. De unieke geografische kenmerken van de Long Island Sound maken dit ontdekkingsproces nog ingewikkelder. Het ondiepe waterlichaam ligt benedenwinds van de dichtstbevolkte regio van de Verenigde Staten en wordt begrensd door Connecticut in het noorden, Long Island in het zuiden en Manhattan in het westen.
Xinrong Ren is natuurkundig wetenschapper bij het Air Resources Laboratory van NOAA en bestudeert de effecten van schadelijke gassen in de onderste lagen van onze atmosfeer. Hij legt uit waarom de luchtkwaliteit in deze regio zo schadelijk en moeilijk te bestuderen is.
"We hebben zoveel megasteden in de buurt van dit waterlichaam en het werkt als een warmteput voor alle vervuiling die uit New York komt," zegt Xinrong. "En dan, in de namiddag, als de zon de grond meer opwarmt, krijg je een onshore stroming die al die vervuiling die eerder werd uitgestoten terug op het land brengt," voegt hij eraan toe.
Het doel van Xinrongs team is om de uitstoot van luchtverontreinigende stoffen en broeikasgassen te karakteriseren met behulp van sensoren op de grond en in de lucht, wat hen helpt om te identificeren hoe en waar de luchtverontreiniging kan zijn ontstaan. En hij zegt dat het Baron-model hen helpt om te weten waar en wanneer ze hun detectieapparatuur effectief kunnen inzetten.
"We gebruiken het ozonpiekmaximum van 8 uur in het model voor ruimtelijk inzicht om de slechtste omstandigheden te zien," zegt Ren. "Het model helpt ons echt om te weten waar we onze missies moeten uitvoeren, vooral omdat deze gassen moeilijk te zien zijn," voegt hij eraan toe.
Xinrong gebruikte het recente voorbeeld van de met rook gevulde hemel van de Canadese bosbranden om te benadrukken dat wat je ziet niet altijd gelijk staat aan hoge ozonniveaus. Hoewel het waar is dat de ozonniveaus deze zomer "tot de ergste behoren die ze ooit hebben gezien", gedragen rookdeeltjes zich niet hetzelfde als ozonvervuiling aan de oppervlakte, die niet zichtbaar is met het blote oog.
15+ jaar hulp van Baron
Baron Weather levert NESCAUM al meer dan 15 jaar een modelleringsoplossing op maat. NOAA heeft in die periode ook gebruik gemaakt van Barons exclusieve modellering voor andere onderzoeken naar luchtkwaliteit.
"De gegevens die wij leveren geven onderzoekers directe toegang tot gedetailleerde voorspellingscondities in de onderste lagen van de atmosfeer," zei John McHenry, Baron's Chief Scientist for Modeling. "En onze modellen werken op twee verschillende tijdshorizonten en resoluties, een 5-daagse continentale schaal en een fijnere 2-daagse voorspelling," merkte hij op.
Baron levert twee verschillende modellen aan de LISTOS-onderzoekers: 1) een versie van het open-source Community Multiscale Air Quality (CMAQ) model van het Environmental Protection Agency (EPA), en 2) een exclusief intern model dat de meest geavanceerde weergave van wolken bevat die beschikbaar is in een systeem voor het monitoren van de luchtkwaliteit.
"Wolken spelen een cruciale rol in de atmosferische chemie en dit stelt ons model in staat om een gedetailleerder inzicht te krijgen in de ozonvormingsprocessen en -evolutie," voegde McHenry eraan toe.
De resultaten van de Baron-modellen omvatten geanimeerde voorspellingskaarten die gebieden aangeven waar de ozonnorm waarschijnlijk zal worden overschreden (links), samen met een unieke doorsnedeweergave(Skew-T-diagram ) die een groene derde lijn gebruikt (rechts) om het verticale profiel van ozonconcentraties te voorspellen.
De volgende stap voor LISTOS
Het onderzoek van NESCAUM Long Island is slechts een van de vele die deze maand in het hele land worden uitgevoerd door NOAA, NASA en 21 universiteiten in wat een"ongekend wetenschappelijk onderzoek" wordt genoemd, volgens NOAA Administrator Rick Spinrad, PhD. Bronnen van luchtvervuiling zullen worden geïdentificeerd door de inzet van meerdere satellieten, onderzoeksvliegtuigen, voertuigen en zelfs instrumenten in rugzakken.
Het Environmental Protection Agency (EPA) zegt dat na een decennialange afname van ozon en fijnstof op leefniveau, de neerwaartse trends de afgelopen jaren zijn vertraagd. De LISTOS-inspanningen zullen bedrijven en gemeenschappen helpen om bronnen van luchtvervuiling en hun gedrag beter te identificeren, met als doel om de voorspellingen voor stedelijke en regionale luchtkwaliteit te verbeteren.
"Onze missie is om de chemische en meteorologische processen die leiden tot dit chronische ozonprobleem benedenwinds van New York beter te begrijpen," zei Paul.
De bevindingen van dit onderzoek zullen worden gedeeld met staats- en lokale milieuambtenaren om hen te helpen betere beslissingen te nemen die op hun beurt de luchtvervuiling in het grotere gebied van New York City zullen helpen verminderen.
