De uitbraak van het coronavirus heeft geleid tot maatregelen in een groot aantal landen. Hierdoor worden tijdelijk minder vervuilende stoffen uitgestoten. Dit kunnen we waarnemen vanuit de ruimte met het Nederlandse satellietinstrument Tropomi.
Het coronavirus heeft een brede maatschappelijke impact. De maatregelen in een groot deel van de wereld leiden onder andere tot een sterke vermindering van wegverkeer, vliegverkeer, scheepvaart en industriële activiteiten. Dit leidt weer tot een vermindering van uitstoot van schadelijke stoffen voor klimaat, zoals kooldioxide (CO2) en stikstofdioxide (NO2). De afname van de hoeveelheid luchtvervuiling gaat samen met de vermindering van de economische activiteit.
Met het Nederlandse satellietinstrument Tropomi worden dagelijks de concentraties van vervuilende stoffen zoals NO2, CO, CH4, SO2 en HCHO wereldwijd gemeten (dit instrument meet geen ammoniak (NH3). Zodoende is het mogelijk om voor verschillende gebieden en perioden toenames en afnames te registreren. Tropomi is uniek vanwege zijn hoge ruimtelijk oplossend vermogen, waarmee de grotere bronnen en steden individueel bestudeerd kunnen worden.
Al zestien jaar worden satellietmetingen gedaan door het OMI-instrument, de voorloper van Tropomi. Uit de vergelijking met deze historische gegevens blijkt hoe uitzonderlijk de actuele situatie is.
Het combineren van satellietmetingen, grondmetingen en modellen zal leiden tot meer nauwkeurige schattingen van de veranderingen in uitstoot
De concentraties NO2 in de lucht zijn sterk variabel, met name door de veranderingen in temperatuur, windrichting en windsterkte. Deze variabiliteit maakt interpretatie van de beelden soms complex, vooral als het weer sterk afwijkt van het langjarig gemiddelde. Middelen over tijd helpt om een beter beeld te krijgen van de veranderingen in de uitstoot. Beter nog is het om gebruik te maken van modellen die de variabiliteit in de luchtvervuiling beschrijven op basis van actuele meteorologische metingen. Het combineren van satellietmetingen, metingen aan de grond en modellen zal leiden tot meer nauwkeurige schattingen van de veranderingen in uitstoot.
In Italië en met name in het noorden van de Povlakte zien we een sterke reductie van de concentraties ten opzichte van vorig jaar, zie figuur 1 en deze animatie van ESA. In Milaan is de concentratie in eind februari en maart ongeveer 40 procent lager dan in dezelfde periode vorig jaar.
De afname in de kolomhoeveelheid gemeten met Tropomi wordt bevestigd door de analyse van de concentraties van NO2 aan de grond door de Copernicus Atmosphere Monitoring Service.
De veranderingen die het gevolg zijn van de corona-maatregelen zijn met name goed terug te zien in de NO2 (stikstofdioxide) metingen van Tropomi. In China meten we een sterke reductie van de hoeveelheid NO2 vanaf het Chinese Nieuwjaar (figuur 2) toen de maatregelen van kracht werden. Gemiddeld over het land zien we een reductie van de concentraties van ongeveer 35 procent ten opzichte van 2019. Voor individuele steden liep dit op tot 50-60 procent.
Boven Nederland hebben de maatregelen geleid tot een afname van tussen de 20-60%
Uit een analyse van satellietmetingen uit 2019 en 2020 wordt geschat dat de maatregelen hebben geleid tot een afname van tussen de 20 en 60 procent van de concentraties boven Nederland.
In ons land zijn vanaf 16 maart maatregelen getroffen om het coronavirus te beheersen. Vanaf zondag 22 maart was het uitzonderlijk zonnig en droog, met een zuidoosterwind door een groot hogedrukgebied ten noorden van Nederland. De satelliet kan niet door wolken heen kijken, maar door het zonnige weer zijn deze week extra veel metingen verricht kunnen worden. Om de invloed van het weer op de vergelijking te minimaliseren hebben we 22-26 maart 2020 vergeleken met de periode 23-27 februari 2019 toen het ook grotendeels onbewolkt was in noordwest-Europa met ook een wind uit het zuidoosten. Deze vergelijking is te zien in figuur 3.
De NO2-concentraties variëren sterk van dag tot dag, met name vanwege de veranderingen in het weer maar ook bijvoorbeeld door veranderingen in de uitstoot. Zo is de uitstoot in Nederland bijvoorbeeld op zondag veel lager dan doordeweeks. Op basis van metingen van één dag kunnen daarom moeilijk conclusies worden getrokken. Door de gegevens te middelen in de tijd raken we een deel van deze variabiliteit kwijt. We hebben de data over verschillende periodes gecombineerd en vergeleken met de periode voor deze maatregelen en met het maandgemiddelde van maart 2019.
In steden in het zuidwesten van Europa zijn ook grote afnames van NO2 waar te nemen ten opzichte van vorig jaar, zoals in Rome, Madrid en Parijs. Meer recente metingen tot en met 13 april bevestigen deze eerste waarnemingen en laten concentraties zien in die grote steden die rond de 50 procent lager liggen dan in 2019.
Op 27 maart berichtten we over de effecten van de maatregelen die in Nederland genomen zijn over de periode 22 maart tot en met 26 maart 2020. Voor Nederland en noordwest Europa verwachten we ook een voortzetting van de lagere NO2 concentraties. In de afgelopen weken hebben we echter uitzonderlijk zonnig en droog weer gehad. De invloed hiervan moet eerst goed bestudeerd worden voordat we een meer nauwkeurige schatting kunnen maken van de invloed van de voortzetting van de maatregelen in Nederland.
In India ziet Tropomi na 25 april ook grote afnames in stikstofdioxide. Steden zoals Mumbai en Delhi laten een reductie van rond de 40-50 procent zien. Tegelijkertijd lieten een aantal grote kolengestookte elektriciteitscentrales in het oosten van het land nauwelijks een afname zien in de eerste weken van april.
Door de toename in economische activiteit in China is ook de hoeveelheid NO2 luchtvervuiling weer bijna op het oude niveau
Inmiddels is China weer aan het werk en zijn de concentraties NO2 weer bijna zo hoog als vorig jaar. De satellietmetingen zijn in goede overeenstemming met metingen aan de grond. In maart werden de maatregelen in China weer versoepeld, zijn de bedrijven weer opgestart en gaan de Chinezen weer naar hun werk. Vanaf 8 april is ook Wuhan in China weer toegankelijk. Door deze toename van de economische activiteit is echter ook de hoeveelheid NO2 luchtvervuiling weer bijna terug op het oude niveau.
In figuur 4 zien we de metingen voor 13 maart tot 13 april 2020 vergeleken met maart-april 2019. Het figuur laat zien dat de stikstofdioxide waardes in deze periode erg vergelijkbaar zijn met vorig jaar, met gemiddeld nog maar een lichte afname over het noordoosten van China. De uitstoot is dus inmiddels weer bijna terug op een niveau van voor de coronamaatregelen.
Figuur 2 laat de tijdreeks in NO2 concentraties zien zoals in China gemeten aan de grond. Hierbij zijn de metingen vergeleken met NO2 modelverwachtingen die gebruik maken van schattingen van de uitstoot van stikstofoxiden en andere vervuilende componenten. In deze schattingen is het effect van de corona maatregelen niet meegenomen. De modellen geven hiermee een 'business-as-usual' waarde waarmee de metingen vergeleken kunnen worden. Het figuur toont de verhouding tussen de metingen en de modellen en laat zien dat in februari de concentraties NO2 aan de grond 30-60 procent lager zijn dan wat de modellen berekenen. Deze afname is toe te schrijven aan de genomen maatregelen. In tweede helft maart en begin april zijn de gemeten en gemodelleerde waardes weer vrijwel gelijk, wat een indicatie is dat de uitstoot weer terug is op het niveau van voor de corona uitbraak. De metingen aan de grond zijn dus in goede overeenstemming met wat de satelliet waarneemt vanuit de ruimte.
Er zijn een tweetal artikelen verschenen in de wetenschappelijke literatuur over de afname van stikstofdioxide (NO2) boven China en andere delen van de wereld als gevolg van maatregelen om het coronavirus te bestrijden, op basis van metingen van de Tropomi en OMI satellietinstrumenten.
Het eerste artikel verscheen in Science Advances en beschrijft de afname van NO2 in China in februari 2020 en toename in maart, zoals waargenomen met Tropomi en OMI, in vergelijking met de periode 2015-2019. Het tijdsverloop van de waarnemingen worden gerelateerd aan de maatregelen genomen door de Chinese overheid. Verder is er met modelberekeningen vergeleken om uit te sluiten dat de afname veroorzaakt is door weersinvloeden. Met het hoge ruimtelijk oplossend vermogen van Tropomi zijn de verschillende bijdragen (verkeer, industrie, elektriciteitscentrales) van elkaar te onderscheiden. Figuur 6 laat bijvoorbeeld een duidelijk afname zien van het verkeer op de snelwegen en in de steden in China.
Het tweede artikel, in Geophysical Research Letters, rapporteert de door OMI en Tropomi waargenomen afnames in NO2 in China, Zuid-Korea, West-Europa en de VS. Ten opzichte van 2019 laten Chinese steden een afname van 40% zien in de concentratie (zie figuur 7). Ook in Spanje, Italië, Frankrijk en België zijn de afnames fors, tussen de 20 en 40%.
