Уменьшение загрязнения аэрозольными частицами улучшит качество воздуха. Это также может увеличить количество солнечного света, доступного растениям, повысив их способность удалять углекислый газ из атмосферы и смягчать последствия изменения климата. Новое исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В новой работе группы под руководством Карнеги, в которую вошли Лиин Хэ, Лоренцо Роза и Джо Берри, использовались спутники для измерения как фотосинтетической активности, так и аэрозольного загрязнения в Европе, демонстрируя, что растения улавливают больше углерода по выходным, когда промышленное производство снижается и меньше людей ездят на работу. .
Растения обладают особой способностью, называемой фотосинтезом, с помощью которой они преобразуют солнечную энергию в химическую энергию. Для этого они поглощают углекислый газ из воздуха и превращают его в углеводы и жиры.
Этот повседневный процесс является огромным подспорьем в борьбе с изменением климата, вызванным деятельностью человека. Растения вытягивают часть углеродного загрязнения из атмосферы и сохраняют его в виде биологического вещества, не позволяя ему способствовать глобальному потеплению.
«Однако это можно уменьшить за счет плохого качества воздуха, вызванного аэрозолями — мельчайшими частицами, которые выбрасываются в атмосферу, когда мы ездим на работу и сжигаем ископаемое топливо или древесину», — пояснил он. «Они оказывают негативное воздействие на качество воздуха, что влияет на здоровье человека. Они также могут рассеивать или поглощать солнечный свет, что повлияет на растение так же, как если бы оно застряло в тени».
Предыдущие исследования показали, что аэрозольное загрязнение может снизить урожайность сельскохозяйственных культур на целых 20%.
Исследовательская группа использовала прибор ТРОПосферного мониторинга (TROPOMI) на борту спутника Copernicus Sentinel-5 Precursor для измерения фотосинтетической активности в Европе.
Поскольку на одном из этапов фотосинтетического процесса выделяется флуоресценция, ее можно увидеть из космоса и измерить с помощью спутников — революционный метод исследования, в разработке которого Берри и Франкенберг сыграли центральную роль около десяти лет назад вместе с сотрудниками из Калифорнийского технологического института.
Исследователи сопоставили свои данные о фотосинтезе с измерениями аэрозолей, выполненными с помощью комплекта радиометров видимой инфракрасной визуализации, и использовали моделирование, чтобы понять взаимосвязь.
«Мы сосредоточились на Европе из-за устоявшейся модели человеческой деятельности в течение недели по сравнению с другими регионами», — говорит Роза. «Кроме того, многие европейские экосистемы уже испытывают негативные последствия изменения климата, а европейские страны поставили амбициозные цели по сокращению загрязнения углекислым газом».
Их работа показала недельный цикл фотосинтетической активности, который достигал пика в выходные дни и уменьшался в течение недели, что является полной противоположностью закономерностям аэрозольного загрязнения. Они также обнаружили аналогичную закономерность во время карантина из-за COVID-19, когда люди находились дома, а не добирались до работы.
Если бы загрязнение твердыми частицами можно было сократить в течение недели, постоянно поддерживая уровень фотосинтетической активности в выходные дни, это привело бы к удалению от 40 до 60 мегатонн углекислого газа из атмосферы, захватив его в биологическую материю. Это также повысит производительность сельского хозяйства без увеличения площади земель, используемых для выращивания сельскохозяйственных культур.
«Эти результаты имеют серьезные политические последствия для европейских правительств, которые работают над различными системами для улавливания около 500 мегатонн углекислого газа в год из атмосферы и хранения его», — заключает Роза. «Наша работа показывает, что улучшение качества воздуха также может помочь в достижении климатических целей».
