Cette section est organisée comme suit: Nous commençons par présenter les résultats de nos première et deuxième étapes concernant les impacts de la rigueur du verrouillage sur la pollution atmosphérique dans chaque région. Nous présentons ensuite nos estimations de mortalité prématurée (troisième étape) dans chaque région.
Qualité de l'air régionale pendant la période de verrouillage
Cette section présente d'abord les impacts de la rigueur du verrouillage sur la pollution atmosphérique dans chaque région (première étape) et les changements de la pollution atmosphérique par rapport au contrefactuel (deuxième étape) pour chaque polluant (NO2, PM2,5 et ozone) individuellement, suivi de une analyse multi-espèces.
Les diminutions de l'exposition au NO2 obtenues à partir des données de surveillance au sol coïncident avec le resserrement des verrouillages COVID-19 mesurés par l'indice de rigueur dans 213 des 252 régions considérées, représentant 93% de la population dans les pays considérés (voir Fig.1 et tableau S1 pour les résultats complets par région). Ces impacts sont statistiquement significatifs au niveau de 5% dans 120 de ces régions, représentant 70% de la population. Cela signifie que, dans ces régions, l'hypothèse nulle, selon laquelle il n'y a pas eu de changement des niveaux de pollution de l'air ambiant en raison de l'augmentation de l'indice de rigueur, peut être rejetée avec une confiance de 95%.
Fig. 1 Changements de la concentration moyenne régionale de NO2 pondérée en fonction de la population par unité d'indice de rigueur de la politique de verrouillage basé sur les données de surveillance au sol.Les pays en gris foncé ne sont pas inclus dans l'analyse en raison de l'indisponibilité des données du moniteur. Les régions hachurées manquent de données sur plus de 10% des jours du 1er janvier 2016 au 6 juillet 2020 et sont exclues des résultats. Dans les régions pointillées, les changements dans l'exposition de la population au NO2 avec rigueur ne sont pas statistiquement significatifs au niveau de 5%.
À la lumière de ces résultats, nous calculons la différence moyenne entre l'exposition au NO2 observée et le contrefactuel modélisé pendant la période de verrouillage dans chaque région (deuxième étape de notre analyse, en utilisant le deuxième modèle ARIMA). Les réductions sont les plus importantes en Chine, où les changements pondérés en fonction de la population de la concentration de NO2 sont en moyenne de −16 μg m − 3 (IC à 95%, −26 à −7,2 μg m − 3), ou a −53% (IC à 95%, - 83 à -23%) par rapport au cas contrefactuel. Les concentrations moyennes de NO2 entre le début du verrouillage local et le 6 juillet 2020 évoluent de −25% (IC à 95%, −46 à −5,0%) en Corée du Sud, −24% (−47 à −0,96%) en Europe, −8,6% (IC à 95%, −25 à −7,0%) au Japon, et −4,3% (IC à 95%, −14 à + 5%) aux États-Unis. Ces résultats sont confirmés avec des données satellitaires: Nous constatons que 222 des 252 régions analysées avec la méthode de surveillance au sol montrent des diminutions des niveaux de NO2 en réponse à des mesures de verrouillage plus strictes (dont 179 qui ont diminué avec les trois méthodes). En outre, le même résultat est obtenu pour 92 des 222 pays non couverts par les données de surveillance au sol. Les changements les plus importants des niveaux de NO2 dans les pays non couverts par les données du moniteur se situent au Pérou (−59%; IC à 95%, −90 à −14%), au Liban (−35%; IC à 95%, −44 à −25%), et Singapour (-23%; IC à 95%, -74 à 28%) (fig. S8 et tableau S1).
Dans 163 des 252 régions, couvrant 69% de la population, les données de surveillance au sol suggèrent que les concentrations de PM2,5 diminuent avec une plus grande rigueur de verrouillage. L'effet est statistiquement significatif au niveau de 5% dans 77 de ces régions sur la base de notre test statistique. En Chine, les variations des concentrations de PM2,5 qui en résultent s'élèvent à -36% (IC à 95%, -69 à -2,4%) par rapport aux valeurs attendues dans le contrefactuel. Au Japon, la variation relative des niveaux de PM2,5 au cours de la période d'étude est de −17% (IC à 95%, −24 à −10%), tandis que la Corée du Sud a connu une variation de −16% (IC à 95%, −42 à - 9,7%) changement des PM2,5. En revanche, en Europe et aux États-Unis, nous constatons que les niveaux ambiants de PM2,5 n'ont pas changé avec des restrictions de verrouillage plus strictes: Nous constatons un changement de + 8,5% (IC à 95%, -85 à + 88%) des PM2,5 en Europe pendant la période d'étude, et une variation de + 1,4% (IC à 95%, −21 à + 24%) aux États-Unis. Seules 7 des 106 régions d'Europe (2% de la population européenne) et quatre États des États-Unis (11% de la population américaine) présentent des changements statistiquement significatifs de concentration de PM2,5 au niveau de 5% (fig. S3 et tableau S1).
Pour l'ozone, 146 des 252 régions du monde - représentant 46% de la population analysée - montrent des baisses de concentration en réponse aux mesures de verrouillage. Dans 45 de ces régions, les diminutions des concentrations moyennes d'ozone pondérées en fonction de la population sont statistiquement significatives au niveau de 5%. Les changements sont les plus importants en Corée du Sud (−28%; IC à 95%, −43 à −13% par rapport au contrefactuel) et au Japon (−5,4%; IC à 95%, variation de −12 à + 1,0%). Les résultats aux États-Unis, en Chine et en Europe ne montrent aucun changement statistiquement significatif de l'ozone : les États-Unis ont un changement de −0,82% (IC à 95%, −5,6 à + 4,0%) des concentrations d'ozone, et la Chine et l'Europe ont des changements de + 0,45% (IC à 95%, −25 à + 24%) et −3,1% (IC à 95%, −17 à + 9,4%), respectivement.
Nous analysons la corrélation entre les changements dans les polluants atmosphériques secondaires (ozone et PM2,5) et le NO2 à l'aide de données de surveillance au sol pour fournir des informations supplémentaires sur les tendances qui s'alignent entre les espèces et où ces tendances se rompent. Nous constatons que 140 des 252 régions (et 65% de la population) ont des baisses de PM2,5 et de NO2 après la mise en œuvre des mesures de verrouillage (voir fig. S12) et 123 à la fois pour le NO2 et l'ozone (43% de la population). Quatre-vingt-trois des 252 régions (et 32% de la population), dont 48 au Japon et en Corée du Sud, enregistrent des baisses des trois polluants attribuables aux mesures de verrouillage. Parmi les 38 régions où les changements de NO2 et de PM2,5 sont statistiquement significatifs au niveau de 5%, le rapport entre le changement des PM2,5 et le changement du NO2 varie d'un facteur 7. Cependant, 88 régions ont des diminutions en NO2 et augmentation de l'ozone. Cela suggère potentiellement une réponse atmosphérique contre-intuitive aux changements de NO2 dans certaines régions.
Nous explorons les voies possibles expliquant les augmentations locales de l'ozone en collectant des données satellitaires supplémentaires pour caractériser le régime chimique de chaque région en fonction des conditions de pré-arrêt en utilisant le rapport entre les mesures de colonne dérivées par satellite du formaldéhyde (HCHO) et du NO2 (voir Matériels et méthodes; Fig. 2A). Globalement, nous constatons que 94% des régions considérées sont en régime de «transition» avec des rapports HCHO / NO2 compris entre 1 et 4 (47–50). Des recherches antérieures ont montré que, dans le régime de transition, une diminution du NO2 peut entraîner une augmentation ou une diminution de l'ozone. Nous constatons que la probabilité d'avoir une réduction de l'ozone dans une région donnée à la suite d'une diminution de NO2 varie approximativement linéairement avec HCHO / NO2 (Fig. 2B), suggérant une transition graduelle bien caractérisée. Ces résultats sont cohérents avec un bénéfice net négligeable pour l'ozone des réductions de NO2 à l'échelle mondiale et fournissent, pour chaque région, une première estimation des changements dans les composés organiques volatils (COV) qui seraient nécessaires pour que les réductions de NO2 se traduisent par une diminution de l'ozone (fig..S5 et S6). Il s'agit de la caractérisation la plus générale à ce jour de la relation des colonnes HCHO et NO2 observées par satellite avec l'ozone de surface. Des détails sur chaque région et les isoplèthes d'ozone spécifiques à la région sont présentés dans les fig. S5 et S6.
Fig. 2 Evolution de l'ozone en fonction du rapport HCHO / NO2.(UNE) Evolution de l'ozone par région en fonction du rapport HCHO / NO2. Les cercles, les carrés et les triangles représentent respectivement les régions européennes, les provinces chinoises et les États américains, où les diminutions de NO2 sont statistiquement significatives. (B) Part cumulée des régions dans le «régime de transition étendu» (1
