DOI: https://doi.org/10.5194/essd-16-2261-2024
تاريخ النشر: 2024-05-06
المؤلف: Antonin Soulie وآخرون
الموضوع الرئيسي: كيمياء الغلاف الجوي والهباء الجوي
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على الانبعاثات البشرية الناتجة عن قطاعات مختلفة مثل النقل، وتوليد الطاقة، والصناعة، والأنشطة السكنية والتجارية، ومعالجة النفايات، والزراعة. يسلط الضوء على دور نماذج جودة الهواء في التنبؤ بتكوين الغلاف الجوي، وتحليل البيانات الملاحظة، وإعادة بناء التركيبات الكيميائية التاريخية. لدفع هذه النماذج بفعالية، فإن مجموعة بيانات شاملة للانبعاثات الموزعة على الشبكة لجميع المركبات المنبعثة من السطح ضرورية.
تقدم الورقة مخزونًا عالميًا جديدًا للانبعاثات يسمى CAMS-GLOB-ANT، تم تطويره تحت خدمة مراقبة الغلاف الجوي لكوبرنيكوس (CAMS). يقدم هذا المخزون متوسطات شهرية للانبعاثات لـ 36 مركبًا، تشمل الملوثات الرئيسية للهواء والغازات الدفيئة، ويقدم بدقة مكانية محددة. يهدف هذا التقدم إلى تعزيز دقة نمذجة جودة الهواء وتحسين فهم التغيرات الجوية بمرور الوقت.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم لنماذج الكيمياء-المناخ ونماذج الكيمياء-النقل في تصميم وتقييم سياسات التخفيف للملوثات والغازات الدفيئة. تعتبر مخزونات الانبعاثات السطحية الدقيقة ضرورية لهذه النماذج، حيث توفر البيانات اللازمة لحساب تركيزات الغلاف الجوي لمختلف المركبات الناتجة عن الأنشطة الطبيعية والبشرية. تؤكد هذه القسم على أن التوزيع المكاني والزماني للانبعاثات الأولية أمر حيوي لتقييم تأثيرها على ملوثات الغلاف الجوي والغازات الدفيئة.
على مدى العقود الماضية، تم تطوير العديد من المخزونات السطحية العالمية والإقليمية، على الرغم من أنها غالبًا ما تتأخر في توفير بيانات الانبعاثات الحديثة بسبب الطبيعة المستهلكة للوقت لجمع البيانات وتطوير المخزونات. تعالج خدمة مراقبة الغلاف الجوي لكوبرنيكوس (CAMS)، التي هي جزء من برنامج مراقبة الأرض للاتحاد الأوروبي، هذه الفجوة من خلال تقديم تحليلات وتنبؤات شبه حقيقية لتكوين الغلاف الجوي. كما تقدم CAMS إعادة تحليل عالمية تشمل مجموعات بيانات متعددة السنوات متسقة، وهي ضرورية لفهم الملفات الزمنية للانبعاثات، بما في ذلك تلك الناتجة عن مصادر السفن. ستفصل الأقسام التالية هذه المخزونات وأهميتها.
الطرق
تشمل المنهجية لتطوير النسخة 5 من CAMS-GLOB-ANT توفير الانبعاثات البشرية عبر 17 قطاعًا و36 نوعًا، بما في ذلك الغازات الدفيئة الرئيسية مثل CO2 (المفصولة إلى دورات قصيرة وطويلة)، وCH4، وN2O، بالإضافة إلى ملوثات أخرى مثل NOx، وNMVOCs، وSO2. تبدأ مجموعة البيانات، التي تتماشى مع إعادة تحليل CAMS، من عام 2000 وتشمل بيانات الانبعاثات من 2000 إلى 2023. لتحقيق ذلك، تم إجراء عملية توحيد لتوافق القطاعات من مجموعات بيانات EDGARv5 وCEDS مع تلك المستخدمة في CAMS-GLOB-ANT، كما هو موضح في الجدول S1.
تعكس القطاعات المختارة الأنشطة البشرية الرئيسية، بما في ذلك توليد الطاقة، والعمليات الصناعية، وأنماط النقل، والأنشطة السكنية، والزراعة، وإدارة النفايات. يضمن هذا الاختيار التوافق مع تعريفات القطاعات المستخدمة في مجموعة البيانات الأوروبية CAMS-REG (Kuenen et al., 2022). بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد الانبعاثات المرتبطة بكل من 25 مركبًا عضويًا متطايرًا في الجدول S2، مما يوفر نظرة شاملة على مشهد الانبعاثات الذي يغطيه المخزون.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة في ورقة البحث المنهجيات ومجموعات البيانات المستخدمة لتقييم الانبعاثات من مصادر مختلفة، بما في ذلك قاعدة بيانات انبعاثات EDGAR ومجموعة بيانات CAMS-GLOB-SHIP. توفر EDGAR بيانات شاملة عن الانبعاثات للغازات الدفيئة وملوثات الهواء من 1970 إلى 2015، باستخدام نهج عامل الانبعاثات القائم على التكنولوجيا عبر 27 قطاعًا. تتضمن مجموعة بيانات CAMS-GLOB-SHIP، المستندة إلى بيانات حركة السفن من 2014-2018، نشاط السفن الملاحظ وتأخذ في الاعتبار التغييرات التنظيمية التي تؤثر على الانبعاثات، مثل إنشاء مناطق التحكم في الانبعاثات (ECAs).
تتناول الورقة أيضًا استقراء بيانات الانبعاثات إلى سنوات أكثر حداثة، باستخدام عوامل النمو المستمدة من مجموعة بيانات انبعاثات CEDS، التي تمتد إلى 2019. يعد هذا الاستقراء أمرًا حيويًا للتنبؤات العالمية والتحليلات طويلة الأجل، مما يسمح بدقة مكانية متسقة تبلغ 0.1° × 0.1° عبر مختلف القطاعات. تشير النتائج إلى اتجاهات كبيرة في الانبعاثات، وخاصة انخفاض الملوثات مثل CO وNOx وSO2 في غرب ووسط أوروبا، والتي تعزى إلى تدابير تنظيمية صارمة. في المقابل، أظهرت الانبعاثات في الولايات المتحدة انخفاضًا في معظم الأنواع باستثناء CH4 وNH3، بينما شهدت الصين تحولًا في أنماط الانبعاثات بعد عام 2012 بسبب التدخلات الحكومية. تعتبر البيانات والمنهجيات المقدمة ضرورية لفهم ديناميكيات الانبعاثات العالمية وإبلاغ السياسات البيئية المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.5194/essd-16-2261-2024
Publication Date: 2024-05-06
Author(s): Antonin Soulie et al.
Primary Topic: Atmospheric chemistry and aerosols
Overview
The section provides an overview of anthropogenic emissions stemming from various sectors such as transportation, power generation, industry, residential and commercial activities, waste treatment, and agriculture. It highlights the role of air quality models in forecasting atmospheric composition, analyzing observational data, and reconstructing historical chemical compositions. To effectively drive these models, a comprehensive dataset of gridded emissions for all surface-emitted compounds is essential.
The paper introduces a new global emissions inventory named CAMS-GLOB-ANT, developed under the Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS). This inventory offers monthly averages of emissions for 36 compounds, encompassing key air pollutants and greenhouse gases, and is presented at a specified spatial resolution. This advancement aims to enhance the accuracy of air quality modeling and improve understanding of atmospheric changes over time.
Introduction
The introduction highlights the critical role of chemistry-climate and chemistry-transport models in designing and evaluating mitigation policies for pollutants and greenhouse gases. Accurate surface emissions inventories are essential for these models, as they provide the necessary data to calculate atmospheric concentrations of various compounds resulting from both natural and anthropogenic activities. The section emphasizes that the spatial and temporal distribution of primary emissions is vital for assessing their impact on atmospheric pollutants and greenhouse gases.
Over the past decades, numerous global and regional surface inventories have been developed, although they often lag in providing recent emissions data due to the time-intensive nature of data collection and inventory development. The Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), part of the European Union’s Earth observation program, addresses this gap by offering near-real-time analyses and forecasts of atmospheric composition. CAMS also provides a global reanalysis that includes consistent multiannual datasets, which are crucial for understanding temporal profiles of emissions, including those from ship sources. The subsequent sections will detail these inventories and their significance.
Methods
The methodology for developing CAMS-GLOB-ANT version 5 involves the provision of anthropogenic emissions across 17 sectors and 36 species, including key greenhouse gases such as CO2 (differentiated into short and long cycles), CH4, and N2O, as well as other pollutants like NOx, NMVOCs, and SO2. The dataset, which begins in 2000 to align with the CAMS reanalysis, encompasses emissions data from 2000 to 2023. To achieve this, a harmonization process was undertaken to align the sectors from the EDGARv5 and CEDS datasets with those used in CAMS-GLOB-ANT, as detailed in Table S1.
The selected sectors reflect the primary anthropogenic activities, including power generation, industrial operations, transportation modes, residential activities, agriculture, and waste management. This selection ensures compatibility with the sector definitions used in the European dataset CAMS-REG (Kuenen et al., 2022). Additionally, the emissions associated with each of the 25 speciated volatile organic compounds are specified in Table S2, providing a comprehensive overview of the emissions landscape covered by the inventory.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the methodologies and datasets used to assess emissions from various sources, including the EDGAR emissions database and the CAMS-GLOB-SHIP dataset. EDGAR provides comprehensive emissions data for greenhouse gases and air pollutants from 1970 to 2015, utilizing a technology-based emission factor approach across 27 sectors. The CAMS-GLOB-SHIP dataset, based on ship traffic data from 2014-2018, incorporates observed vessel activity and considers regulatory changes affecting emissions, such as the establishment of Emission Control Areas (ECAs).
The paper also details the extrapolation of emissions data to more recent years, using growth factors derived from the CEDS emissions dataset, which extends to 2019. This extrapolation is crucial for global forecasts and long-term analyses, allowing for a consistent spatial resolution of 0.1° x 0.1° across various sectors. The findings indicate significant trends in emissions, particularly a decrease in pollutants like CO, NOx, and SO2 in Western and Central Europe, attributed to stringent regulatory measures. In contrast, emissions in the United States have shown a decline in most species except for CH4 and NH3, while China has experienced a shift in emissions patterns post-2012 due to government interventions. The data and methodologies presented are essential for understanding the dynamics of global emissions and informing future environmental policies.