Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Global scale patterns and trends in tropospheric NO2 concentrations

Klingmyr, Daniel LU (2019) In Master Thesis in Geographical Information Science GISM01 20192
Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
Abstract
Nitrogen dioxide (NO2) is an important air pollutant with both environmental and epidemiological effects. The main aim of this thesis is to explore spatial patterns and temporal trends of tropospheric NO2 concentrations globally using data from the OMI instrument aboard NASA’s Aura spacecraft. Additional aims are to validate the satellite data by comparing it to ground-based measurements, and to find the timing and magnitude of the most significant breakpoints over the study period of 2005 through 2018. The results show that there was statistically significant agreement between the satellite-based and ground-based datasets (r = 0.53). The global trend over the study period was negative (- 0.41 molecules cm-2 y-1), but a large difference... (More)
Nitrogen dioxide (NO2) is an important air pollutant with both environmental and epidemiological effects. The main aim of this thesis is to explore spatial patterns and temporal trends of tropospheric NO2 concentrations globally using data from the OMI instrument aboard NASA’s Aura spacecraft. Additional aims are to validate the satellite data by comparing it to ground-based measurements, and to find the timing and magnitude of the most significant breakpoints over the study period of 2005 through 2018. The results show that there was statistically significant agreement between the satellite-based and ground-based datasets (r = 0.53). The global trend over the study period was negative (- 0.41 molecules cm-2 y-1), but a large difference was found between land and oceans (trends of - 1.84 molecules cm-2 y-1 and 0.35 molecules cm-2 y-1, respectively). USA, western Europe, India, China and Japan were identified as hotspot areas with high NO2 concentrations, while all these areas had negative trends over the study period. Finally, it was found that the year 2008 had the highest number of significant breakpoints, out of which almost all were negative (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Kvävedioxid (NO2) är en luftförorening som har negativ påverkan för både miljön och människors hälsa. Därför är det viktigt att förstå och övervaka koncentrationerna. För att göra det kan stationer på marken användas för att mäta koncentrationerna av NO2 i troposfären, det nedre lagret av atmosfären. Problemet med denna metod är att sådana mätstationer tenderar att vara koncentrerade i stadskärnor, täcker en begränsad markyta och saknas ofta i utvecklingsländer. För att kompensera för detta kan data från satellitsensorer användas.

Satellit-baserade data har använts för att övervaka NO2 sedan 1995 och sedan då har tekniken utvecklats väsentligt. Den satellitsensor som har det längsta tidsspannet för övervakning av NO2 är the Ozone... (More)
Kvävedioxid (NO2) är en luftförorening som har negativ påverkan för både miljön och människors hälsa. Därför är det viktigt att förstå och övervaka koncentrationerna. För att göra det kan stationer på marken användas för att mäta koncentrationerna av NO2 i troposfären, det nedre lagret av atmosfären. Problemet med denna metod är att sådana mätstationer tenderar att vara koncentrerade i stadskärnor, täcker en begränsad markyta och saknas ofta i utvecklingsländer. För att kompensera för detta kan data från satellitsensorer användas.

Satellit-baserade data har använts för att övervaka NO2 sedan 1995 och sedan då har tekniken utvecklats väsentligt. Den satellitsensor som har det längsta tidsspannet för övervakning av NO2 är the Ozone Monitoring Instrument (OMI) ombord NASA-satelliten Aura (pågående sen 2004). Att studera trender långsiktigt är viktigt för att förstå förändringar, upptäcka mönster och undersöka effekterna av satsningar på utsläppsminskningar.

I denna studie har data från OMI använts för att undersöka mönster och trender för NO2 i troposfären på global nivå från år 2005 till 2018. Först jämfördes mätningar från OMI med mätningar från markstationer. Sedan kartlades de genomsnittliga koncentrationsnivåerna i rum för att upptäcka globala mönster, och trender för koncentrationsnivåer över tid analyserades. Utöver det har tidpunkten och magnituden av signifikanta koncentrationsförändringar, så kallade brytpunkter, analyserats.

Jämförelsen mellan mätningar från OMI och markstationer visade att det fanns ett statistiskt säkerställt samband mellan mätningarna. Detta visar att data från OMI är pålitligt att använda för att övervaka koncentrationer av NO2 i troposfären. Kartläggningen av de genomsnittliga koncentrationerna visade att utsläpp av NO2 främst kommer från den norra hemisfären. Den globala trenden var negativ, vilket innebär att koncentrationerna i troposfären överlag har minskat under tidsperioden. De regioner som hade de högsta genomsnittliga koncentrationsnivåerna var USA, västra Europa, Indien, Kina och Japan. Samtidigt hade samtliga av dessa regioner minskande trender av NO2-koncentrationer, vilket indikerar att satsningar på utsläppsminskningar har gett effekt. Slutligen visade det sig även att det år då flest brytpunkter inträffade var 2008 och att nästan samtliga brytpunkter under det året var negativa, alltså att storskaliga minskningar av koncentrationer inträffade under det året. Detta kan ha ett samband med den ekonomiska lågkonjunkturen som påbörjades detta år, vilket påverkade utsläppsnivåerna. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Klingmyr, Daniel LU
supervisor
organization
course
GISM01 20192
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Geography, Geographical Information Systems, GIS, Nitrogen dioxide, NO2, Remote sensing, OMI, Spatial patterns, Temporal trends, DBEST, Polytrend
publication/series
Master Thesis in Geographical Information Science
report number
110
language
English
id
8997937
date added to LUP
2019-11-20 09:06:26
date last changed
2019-11-20 09:06:26
@misc{8997937,
  abstract     = {{Nitrogen dioxide (NO2) is an important air pollutant with both environmental and epidemiological effects. The main aim of this thesis is to explore spatial patterns and temporal trends of tropospheric NO2 concentrations globally using data from the OMI instrument aboard NASA’s Aura spacecraft. Additional aims are to validate the satellite data by comparing it to ground-based measurements, and to find the timing and magnitude of the most significant breakpoints over the study period of 2005 through 2018. The results show that there was statistically significant agreement between the satellite-based and ground-based datasets (r = 0.53). The global trend over the study period was negative (- 0.41 molecules cm-2 y-1), but a large difference was found between land and oceans (trends of - 1.84 molecules cm-2 y-1 and 0.35 molecules cm-2 y-1, respectively). USA, western Europe, India, China and Japan were identified as hotspot areas with high NO2 concentrations, while all these areas had negative trends over the study period. Finally, it was found that the year 2008 had the highest number of significant breakpoints, out of which almost all were negative}},
  author       = {{Klingmyr, Daniel}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  series       = {{Master Thesis in Geographical Information Science}},
  title        = {{Global scale patterns and trends in tropospheric NO2 concentrations}},
  year         = {{2019}},
}