I en første undersøgelse nogensinde, der brugte ozondata indsamlet af kommercielle fly, fandt forskere fra Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) ved University of Colorado Boulder, at niveauer af forurenende stoffer i den laveste del af Jordens atmosfæren er steget på tværs af den nordlige halvkugle i løbet af de sidste 20 år. Det er endda da strammere kontrol med emissioner af ozonprækursorer har sænket jordnær ozon nogle steder, herunder Nordamerika og Europa.
Troposfærisk ozon - ozon mellem Jordens overflade og 12 til 15 kilometer over Jorden - er en drivhusgas og luftforurenende stof, der i høje niveauer kan skade menneskers lunger og skade planter.
I en undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Science Advances fandt holdet en samlet stigning i ozonniveauer over den nordlige halvkugle. "Det er en stor sag, fordi det betyder, at når vi forsøger at begrænse vores forurening lok alt, fungerer det måske ikke så godt, som vi troede," sagde Audrey Gaudel, en CIRES-forsker, der arbejder i NOAA Chemical Sciences Laboratory og undersøgelsens hovedforfatter. Hun og hendes kolleger dokumenterede de største ozonstigninger i troperne, sagde Gaudel og bemærkede, at ozon, der eksporteres fra troperne, kan medføre stigninger over andre områder på den nordlige halvkugle.
Gaudel og hendes medforfattere, CIRES-forskere i NOAA og internationale kolleger, fandt også de mest slående stigninger i områder, hvor ozonniveauerne engang var lavest: Malaysia/Indonesia, Sydøstasien og Indien, for eksempel. Disse regioner havde meget lave ozonværdier mellem 1994-2004 og meget høje niveauer i de seneste år, mellem 2011-2016.
Tidligere undersøgelser kunne ifølge Gaudel ikke drage sikre konklusioner om ozontendenser på den nordlige halvkugle, fordi der er for få langsigtede overvågningslokaliteter, og fordi nye satellitter med næsten global dækning har givet modstridende resultater om ozontendenser.
Så forskerne henvendte sig til flydata fra Europas In-Service Aircraft for the Global Observing System (IAGOS)-program. "Siden 1994 har IAGOS målt ozon over hele verden ved hjælp af det samme instrument på alle fly, hvilket giver os konsistente målinger over tid og rum fra Jordens overflade til den øvre troposfære," sagde Gaudel. Mellem 1994 og 2016 fangede kommercielle fly 34.600 ozonprofiler eller omkring fire profiler hver dag.
Gaudel og hendes kolleger brugte disse målinger til at beregne ændringer i troposfærisk ozon fra midten af 1990'erne til 2016 over 11 regioner på den nordlige halvkugle. De fandt en samlet stigning i ozon i alle regioner, hvor de så, inklusive fire på mellembreddegrader, to i subtroperne, to i troperne og tre ækvatoriale områder. I gennemsnit var mediane ozonværdier steget med 5 % pr. årti.
I den såkaldte "nedre troposfære", som er tættere på Jordens overflade, er ozon faldet over nogle regioner på midten af breddegrader, herunder Europa og USA, hvor emissionerne af ozonprækursorer er faldet. Forskerne fandt ud af, at disse reduktioner blev opvejet af stigninger højere i troposfæren - med nettoresultatet en samlet ozonstigning fra overfladen til 12 km.
For at forstå, hvad der forårsagede de observerede ozonændringer, så forskerne på emissionsopgørelserne af en af de vigtigste ozonprækursorer - nitrogenoxider (NOx) - brugt som input til den globale kemitransportmodel MERRA-2 GMI, som gengiver IAGOS-målingerne nøjagtigt. Modellen viste, at øgede menneskeskabte emissioner i troperne sandsynligvis drev den observerede stigning i ozon på den nordlige halvkugle.
Dernæst vil Gaudel se nærmere på ozon i troperne. Afrika er måske ved at dukke op som et glob alt hotspot for luftforureningsprækursorer, for eksempel, og IAGOS-data vil lade hende grave dybere ned i det kontinents rolle i de seneste tendenser. Hun vil også sammenligne tropiske ozonmålinger fra IAGOS, taget over forurenede områder, med målinger fra NASA Atmospheric Tomography (ATom) feltkampagne, som målte sporgasser og aerosolpartikler i mere fjerntliggende, mindre forurenede regioner inklusive troperne. Og hun vil se på målinger fra TROPOMI, et instrument om bord på en satellit fra European Space Agency, der indsamler information om atmosfærisk sammensætning.
"Vi ønsker at forstå variationen af ozon og dets forstadier og virkningen af forurenede regioner på fjerntliggende regioner," sagde Gaudel. "Så vi bruger de bedste værktøjer, vi har, inklusive IAGOS, ATom-data og TROPOMI-data, til at få profiler og kolonner af ozon og dets forstadier fra forskellige slags menneskelige aktiviteter og naturlige kilder."
