Um novo estudo da NASA / universidade das emissões de dióxido de carbono para 20 grandes cidades ao redor do mundo fornece o primeiro direto, evidência baseada em satélite de que conforme aumenta a densidade populacional de uma cidade, o dióxido de carbono que emite por pessoa diminui, com algumas exceções notáveis. O estudo também demonstra como as medições de satélite deste poderoso gás de efeito estufa podem fornecer às cidades em rápido crescimento novas ferramentas para rastrear as emissões de dióxido de carbono e avaliar o impacto das mudanças nas políticas e melhorias na infraestrutura em sua eficiência energética.

As cidades são responsáveis ​​por mais de 70% das emissões globais de dióxido de carbono associadas à produção de energia, e rápido, a urbanização em andamento está aumentando seu número e tamanho. Mas algumas cidades densamente povoadas emitem mais dióxido de carbono per capita do que outras.

Para entender melhor o porquê, os cientistas atmosféricos Dien Wu e John Lin da Universidade de Utah em Salt Lake City se uniram a colegas do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland e a Universidade de Michigan em Ann Arbor. Eles calcularam as emissões de dióxido de carbono per capita para 20 áreas urbanas em vários continentes usando estimativas de dióxido de carbono recentemente disponíveis do satélite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) da NASA, gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da agência em Pasadena, Califórnia. Cidades abrangendo uma gama de densidades populacionais foram selecionadas com base na qualidade e quantidade de dados OCO-2 disponíveis para elas. As cidades com vegetação mínima foram preferidas porque as plantas podem absorver e emitir dióxido de carbono, complicando a interpretação das medições. Duas cidades dos EUA foram incluídas - Las Vegas e Phoenix.

Muitos cientistas e legisladores presumiram que a melhor maneira de estimar e compreender as diferenças nas emissões de dióxido de carbono nas principais cidades é empregar uma abordagem "de baixo para cima", compilar um inventário das emissões de combustíveis fósseis produzidas por instalações industriais, fazendas, transporte rodoviário e usinas de energia. O método ascendente era a única abordagem viável antes que os conjuntos de dados de sensoriamento remoto se tornassem disponíveis. Esta abordagem pode fornecer estimativas de emissões por tipo de combustível (carvão, óleo, gás natural) e setor (geração de energia, transporte, fabricação), mas pode perder algumas emissões, especialmente em áreas urbanas de rápido desenvolvimento.

Mas para este estudo, pesquisadores, em vez disso, empregaram uma abordagem "de cima para baixo" para inventariar as emissões, usando estimativas derivadas de satélite da quantidade de dióxido de carbono presente no ar acima de uma área urbana enquanto o satélite sobrevoa.

"Outras pessoas usaram estatísticas de combustível, o número de milhas percorridas por uma pessoa ou o tamanho das casas das pessoas para calcular as emissões per capita, "Lin disse." Estamos olhando para baixo do espaço para realmente medir a concentração de dióxido de carbono em uma cidade. "

Publicado em 20 de fevereiro no jornal Cartas de Pesquisa Ambiental , o estudo descobriu que cidades com densidades populacionais mais altas geralmente têm emissões de dióxido de carbono per capita mais baixas, em linha com estudos ascendentes anteriores baseados em inventários de emissões. Mas os dados de satélite forneceram novas percepções.

"Nossa questão motivadora era essencialmente:quando as pessoas vivem em cidades mais densas, eles emitem menos dióxido de carbono? A resposta geral de nossa análise sugere, sim, as emissões de cidades mais densas são mais baixas, "disse Eric Kort, investigador principal e professor associado de ciências climáticas e espaciais e engenharia da Universidade de Michigan. "Não é um quadro completo, uma vez que vemos apenas emissões diretas locais, mas nosso estudo fornece uma avaliação de observação direta alternativa que não existia antes. "

O fator de densidade

Os cientistas levantaram a hipótese de que áreas urbanas mais densamente povoadas geralmente emitem menos dióxido de carbono por pessoa porque são mais eficientes em termos de energia:isto é, menos energia por pessoa é necessária nessas áreas devido a fatores como o uso de transporte público e o aquecimento e resfriamento eficientes de residências multifamiliares. Os dados de satélite podem melhorar nosso entendimento dessa relação porque descrevem as emissões combinadas de todas as fontes. Essas informações podem ser incorporadas com fontes mais específicas, inventários ascendentes para ajudar os administradores municipais a planejar um crescimento mais eficiente em termos de energia e desenvolver melhores estimativas das emissões futuras de dióxido de carbono.

Os dados OCO-2 mostram que nem todas as áreas urbanas densamente povoadas têm emissões per capita mais baixas, Contudo. Cidades com grandes instalações de geração de energia, como Yinchuan, China, e Joanesburgo, tiveram emissões mais altas do que sua densidade populacional poderia sugerir.

“O satélite detecta a pluma de dióxido de carbono na usina, não na cidade que realmente usa o poder, "Lin disse.

“Algumas cidades não produzem tanto dióxido de carbono, dada a densidade populacional, mas eles consomem bens e serviços que dariam origem às emissões de dióxido de carbono em outros lugares, "Wu acrescentou.

Outra exceção à observação de densidade populacional mais alta / emissões mais baixas é a afluência. Uma área urbana rica, como Phoenix, produz mais emissões per capita do que uma cidade em desenvolvimento como Hyderabad, Índia, que tem uma densidade populacional semelhante. Os pesquisadores especulam que as emissões per capita mais altas de Phoenix são devidas a fatores como taxas mais altas de direção e maiores, melhores casas com ar-condicionado.

Olhando para a frente

Os pesquisadores enfatizam que há muito mais a aprender sobre as emissões urbanas de dióxido de carbono. Eles acreditam que novos dados do sucessor do OCO-2, OCO-3 - lançado na Estação Espacial Internacional no ano passado - junto com futuras missões espaciais de observação de dióxido de carbono, pode lançar luz sobre soluções potenciais para mitigar as emissões de carbono das cidades.

“Muitas pessoas estão interessadas nas emissões de dióxido de carbono das grandes cidades, " Wu said. "Additionally, there are a few places with high emissions that aren't necessarily related to population. Satellites can detect and quantify emissions from those locations around the globe."

Launched in 2014, OCO-2 gathers global measurements of atmospheric carbon dioxide—the principal human-produced driver of climate change—with the resolution, precision and coverage needed to understand how it moves through the Earth system and how it changes over time. From its vantage point in space, OCO-2 makes roughly 100, 000 measurements of atmospheric carbon dioxide over the globe every day. JPL manages OCO-2 for NASA's Science Mission Directorate in Washington.

While OCO-2 wasn't optimized to monitor carbon emissions from cities or power plants, it can observe these targets if it flies directly overhead or if the observatory is reoriented to point in their direction. Em contraste, OCO-3, which has been collecting daily measurements of carbon dioxide since last summer, features an agile mirror-pointing system that allows it to capture "snapshot maps." In a matter of minutes, it can create detailed mini-maps of carbon dioxide over areas of interest as small as an individual power plant to a large urban area up to 2, 300 square miles (6, 400 square kilometers), such as the Los Angeles Basin, something that would take OCO-2 several days to do.