Au début de la pandémie de COVID-19, il est devenu clair à partir des observations satellitaires et de l'expérience humaine que l'air du monde est devenu plus pur. Mais de nouvelles recherches montrent que tous les polluants n'ont pas été retirés de la circulation pendant les fermetures sociétales. En particulier, la concentration de minuscules particules de pollution atmosphérique connues sous le nom de PM2,5 n'a pas beaucoup changé parce que la variabilité naturelle des régimes météorologiques dominait et masquait principalement la réduction de l'activité humaine.
"Intuitivement, on pourrait penser que s'il y avait une situation de verrouillage majeure, nous verrions des changements spectaculaires, mais ce n'est pas le cas", a déclaré Melanie Hammer, associée de recherche invitée à l'Université de Washington à St. Louis et responsable de l'étude. "C'était une sorte de surprise que les effets sur les PM2,5 aient été modestes."
PM2,5 décrit des particules, produites à la fois par les activités humaines et les processus naturels, qui sont inférieures à 2,5 micromètres, soit environ 30 fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain. Les PM2,5 sont suffisamment petites pour s'attarder dans l'atmosphère et, lorsqu'elles sont inhalées, sont associées à un risque accru de crise cardiaque, de cancer, d'asthme et de nombreux autres effets sur la santé humaine. "Nous étions plus intéressés par les changements dans les PM2,5, car il s'agit du principal facteur de risque environnemental de mortalité prématurée dans le monde", a déclaré Hammer.
En combinant les données des vaisseaux spatiaux de la NASA avec une surveillance au sol et un système de modélisation informatique innovant, les scientifiques ont cartographié les niveaux de PM2,5 en Chine, en Europe et en Amérique du Nord pendant les premiers mois de la pandémie. Ils ont découvert que les différences saisonnières de PM 2,5 entre les dernières années étaient principalement dues à la variabilité naturelle de la météorologie, et non à des blocages pandémiques. Certains des effets météorologiques comprenaient des changements dans les sources et l'intensité des tempêtes de poussière saisonnières, la façon dont les polluants réagissaient à la lumière du soleil dans l'atmosphère, le mélange et le transfert de chaleur par les fronts météorologiques et l'élimination des polluants de l'atmosphère par la pluie et la neige..
Un exemple est montré sur la carte ci-dessus, qui compare les niveaux de PM2,5 dans toute la Chine en février 2020 par rapport à février 2019. Notez que bien que les niveaux de pollution aient considérablement diminué dans certaines des régions les plus industrialisées de la Chine, ils étaient en fait plus élevés près des régions désertiques chinoises. L'effort de cartographie de la pollution comprenait des données des satellites Terra et Aqua de la NASA, ainsi que la modélisation météorologique du Bureau mondial de modélisation et d'assimilation de la NASA. L'étude a été publiée en juin 2021 dans la revue Science Advances.
Les PM2,5 sont parmi les polluants les plus compliqués à étudier car la taille des particules, la composition et la toxicité varient considérablement selon la source et les conditions environnementales. Par exemple, une partie de la pollution aux PM2,5 est connue pour provenir de la réaction d'un autre polluant, le dioxyde d'azote (NO2), avec d'autres produits chimiques dans l'atmosphère. Le NO2 est un sous-produit majeur de la combustion de combustibles fossiles par les véhicules à moteur et les activités industrielles. Au début de 2020, la NASA et d'autres agences scientifiques ont détecté des baisses importantes de la pollution par le NO2 pendant les blocages du COVID-19, et certaines personnes ont supposé que cela entraînerait une diminution spectaculaire de toute la pollution.
Cependant, les deux polluants n'ont pas de relation linéaire. La moitié moins de dioxyde d'azote dans l'atmosphère ne conduit pas nécessairement à la moitié de la production de PM2,5. Hammer et ses collègues ont décidé d'examiner si les fermetures ont entraîné une baisse de la pollution par les particules. « S'attaquer aux PM2,5 est un problème très complexe », a déclaré Hammer, « et vous devez prendre en compte ses multiples sources, pas seulement le fait que moins de personnes sont sur la route »
Pour assurer une analyse complète, l'équipe s'est concentrée sur les régions dotées de systèmes de surveillance au sol étendus et a comparé les estimations mensuelles de PM2,5 de janvier à avril en 2018, 2019 et 2020. Lorsqu'elle a comparé les concentrations de PM2,5 pendant les mois de verrouillage en En Amérique du Nord ou en Europe, ils n'ont pas trouvé de signaux clairs. Les différences les plus importantes liées au verrouillage ont été détectées en Chine, en particulier dans la plaine de Chine du Nord, où les niveaux de pollution sont généralement élevés et où les verrouillages les plus stricts ont été concentrés. Mais même ce signal était un peu confus.
Pour déchiffrer si le verrouillage était responsable du changement en Chine et dans d'autres petits à travers l'Europe et l'Amérique du Nord, l'équipe a effectué différentes « simulations de sensibilité » à l'aide du modèle de transport chimique GEOS-Chem. Ils ont simulé un scénario dans lequel les émissions anthropiques de dioxyde d'azote et d'autres polluants étaient maintenues constantes et la variabilité météorologique était la seule responsable des différences d'une année à l'autre. Ils ont également effectué des simulations dans lesquelles ils ont réduit les émissions des véhicules à moteur et d'autres sources anthropiques, reflétant les blocages. Ils ont constaté que la simulation dans laquelle les effets météorologiques et de transport étaient inclus reflétait le mieux la situation réelle, les effets naturels représentant la plupart des différences. L'un de ces résultats est indiqué sur la carte ci-dessus.
Hammer soupçonne que le changement des niveaux de PM2,5 dans la plaine du nord de la Chine était plus apparent en raison des niveaux de pollution plus élevés de la région en dehors des périodes COVID. Les nouvelles informations mettent également en évidence un point pertinent qui n'est pas intuitif à partir des observations de 2020 : les niveaux moyens de PM2,5 baissent régulièrement depuis des années en Amérique du Nord et en Europe, et les concentrations de pollution déjà faibles sont plus difficiles à modifier.
"La grande histoire ici est en fait la caractérisation mondiale de la qualité de l'air, en particulier dans les endroits où il n'y a pas de moniteurs de surface", a déclaré Ralph Kahn, co-auteur et scientifique de l'atmosphère au Goddard Space Flight Center de la NASA. « Les satellites en fournissent une partie importante, les modèles en fournissent une partie importante et les mesures au sol apportent également une contribution importante. »
avec Mike Carlowicz.
