Pour la première fois, des chercheurs ont repéré des fluctuations régionales à court terme du dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique à travers le globe, dues aux émissions des activités humaines.
En utilisant une combinaison de ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA satellites and atmospheric modeling, the scientists performed a first-of-its-kind detection of human CO2 emissions changes. The new study uses data from NASA’s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) to measure drops in CO2 emissions during the COVID-19 pandemic from space. With daily and monthly data products now available to the public, this opens new possibilities for tracking the collective effects of human activities on CO2 concentrations in near real-time.
Previous studies investigated the effects of lockdowns early in the pandemic and found that global CO2 levels dropped slightly in 2020. However, by combining OCO-2’s high-resolution data with modeling and data analysis tools from NASA’s Goddard Earth Observing System (GEOS), the team was able to narrow down which monthly changes were due to human activity and which were due to natural causes at a regional scale. This confirms previous estimates based on economic and human activity data.
Les mesures de l’équipe ont montré que dans l’hémisphère nord, la croissance des concentrations de CO2 générée par l’homme a chuté de février à mai 2020 et a rebondi pendant l’été, ce qui correspond à une diminution des émissions mondiales de 3 à 13 % pour l’année.
Les résultats représentent un bond en avant pour les chercheurs qui étudient les effets régionaux du changement climatique et suivent les résultats des stratégies d’atténuation, a déclaré l’équipe. La méthode permet de détecter les changements dans le CO2 atmosphérique un mois ou deux seulement après qu’ils se soient produits, fournissant ainsi des informations rapides et exploitables sur l’évolution des émissions humaines et naturelles.
Discerner les changements subtils dans l’atmosphère de la Terre
Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz à effet de serre présent dans l’atmosphère. Sa concentration varie en raison de processus naturels comme la respiration des plantes, les échanges avec les océans de la planète et les activités humaines comme la combustion de combustibles fossiles et la déforestation. Depuis la révolution industrielle, la concentration de CO2 dans l’atmosphère a augmenté de près de 49 %, en passant par 400 parties par million pour la première fois dans l’histoire de l’humanité en 2013.
Lorsque les gouvernements ont demandé aux citoyens de rester chez eux au début de la pandémie de COVID-19, la diminution du nombre de voitures sur les routes a entraîné une forte baisse de la quantité de gaz à effet de serre et de polluants rejetés dans l’atmosphère. Mais en ce qui concerne le CO2, une “forte baisse” doit être replacée dans son contexte, a déclaré Lesley Ott, météorologue de recherche au Centre de recherche de la NASA. Bureau de modélisation globale et d’assimilation au Goddard Space Flight Center à Greenbelt, dans le Maryland. Ce gaz peut rester dans l’atmosphère jusqu’à un siècle après avoir été libéré, c’est pourquoi les changements à court terme pourraient se perdre dans le cycle global du carbone – une séquence d’absorption et de libération qui implique des processus naturels ainsi que des processus humains. Les blocages du début de l’année 2020 ne représentent qu’une petite partie de l’ensemble des émissions de CO2 de l’année.
“Au début de 2020, nous avons vu des incendies en Australie qui ont libéré du CO2, nous avons vu une plus grande absorption par les plantes au-dessus de l’Inde, et nous avons vu toutes ces différentes influences mélangées”, a déclaré Ott. “Le défi est d’essayer de démêler tout cela et de comprendre quelles étaient les différentes composantes.”
Jusqu’à récemment, la technologie satellitaire ne permettait pas de mesurer ce type de changements. Le satellite OCO-2 de la NASA est équipé de spectromètres de haute précision conçus pour capter des fluctuations encore plus faibles du CO2. Combinés au modèle global du système terrestre GEOS, ils étaient parfaitement adaptés pour repérer les changements liés à la pandémie.
“OCO-2 n’a pas été conçu pour surveiller les émissions, mais il est conçu pour voir des signaux encore plus petits que ceux que nous avons vus avec COVID”, a déclaré l’auteur principal Brad Weir, un chercheur de Goddard et de l’Université d’État de Morgan. M. Weir a expliqué que l’un des objectifs de recherche de la mission OCO-2 était de suivre l’évolution des émissions humaines en réponse aux politiques climatiques, qui devraient produire de petits changements progressifs en matière de CO2. “Nous espérions que ce système de mesure serait capable de détecter une énorme perturbation comme COVID”.
L’équipe a comparé les changements mesurés du CO2 atmosphérique avec des estimations indépendantes des changements d’émissions dus aux lockdowns. En plus de confirmer ces autres estimations, la concordance entre les modèles d’émissions et les mesures du CO2 atmosphérique constitue une preuve solide que les réductions étaient dues aux activités humaines.
GEOS a fourni des informations importantes sur les régimes de vent et d’autres fluctuations météorologiques naturelles qui influent sur l’émission et le transport du CO2. “Cette étude rassemble vraiment tout pour s’attaquer à un problème extrêmement difficile”, a déclaré M. Ott.
Regarder de plus près les gaz à effet de serre
Les résultats de l’équipe montrent que la croissance des concentrations de CO2 a chuté dans l’hémisphère nord de février à mai 2020.(correspondant à une diminution des émissions mondiales de 3 % et 13 %), ce qui correspond aux simulations informatiques de la façon dont les restrictions d’activité et les influences naturelles devraient affecter l’atmosphère.
Le signal n’était pas aussi clair dans l’hémisphère sud, en raison d’une autre anomalie climatique record : le changement climatique. Dipôle de l’Océan Indienou IOD. L’IOD est un modèle cyclique d’océans plus frais que la normale en Asie du Sud-Est et d’océans plus chauds que la normale dans l’est de l’océan Indien (phase “positive”) ou l’inverse (phase “négative”). À la fin de l’année 2019 et au début de l’année 2020, l’OID a connu une phase intense. phase positive, donnant lieu à une saison de récolte abondante en Afrique subsaharienne et contribuant à la saison des incendies record en Australie. Ces deux événements ont fortement affecté le cycle du carbone et ont rendu difficile la détection du signal des verrouillages COVID, selon l’équipe – mais ont également démontré le potentiel de GEOS/OCO-2 pour le suivi des fluctuations naturelles du CO2 à l’avenir.
Les données de GEOS/OCO-2 alimentent l’un des indicateurs de la Tableau de bord de l’observation de la Terre COVID-19un partenariat entre la NASA, l’Agence spatiale européenne et l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale. Le tableau de bord compile des données et des indicateurs mondiaux afin de déterminer comment les fermetures, les réductions considérables des transports et d’autres actions liées au COVID affectent les écosystèmes de la Terre.
Le produit assimilé GEOS-OCO-2 est disponible en téléchargement gratuit, ce qui le rend accessible aux chercheurs et aux étudiants qui souhaitent approfondir leurs recherches.
” Les scientifiques peuvent se rendre sur ce tableau de bord et dire : ” Je vois quelque chose d’intéressant dans le signal de CO2 ; qu’est-ce que cela pourrait être ? “, a déclaré Ott. “Il y a toutes sortes de choses que nous n’avons pas approfondies dans ces ensembles de données, et je pense que cela aide les gens à explorer d’une nouvelle manière.”
À l’avenir, la nouvelle méthode d’assimilation et d’analyse pourrait également être utilisée pour aider à surveiller les résultats des programmes et des politiques d’atténuation du climat, en particulier au niveau communautaire ou régional, a déclaré l’équipe.
“Nous sommes très fiers d’avoir la capacité de surveiller l’évolution de notre climat, sachant que cette technologie est prête à être utilisée”, a déclaré M. Ott.
Référence : “Regional impacts of COVID-19 on carbon dioxide detected worldwide from space” par Brad Weir, David Crisp, Christopher W. O’Dell, Sourish Basu, Abhishek Chatterjee, Jana Kolassa, Tomohiro Oda, Steven Pawson, Benjamin Poulter, Zhen Zhang, Philippe Ciais, Steven J. Davis, Zhu Liu et Lesley E. Ott, 3 novembre 2021, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.abf9415
