Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

היפוך פליטות אמוניה עולמיות ב-2022 באמצעות אילוץ תצפיות IASI

· חזרה לאינדקס

מדוע אוויר חקלאי חשוב לחיי היומיום

גזים בלתי נראים החורגים מחוות ושריפות יכולים בעדינות לעצב את האוויר שאנחנו נושמים, את האקלים ואפילו את תוחלת חיינו. אחד הגזים החשובים הללו הוא אמוניה, המשוחררת בעת פיזור דשנים, גידול בעלי חיים ושריפת צמחייה. כשהיא באוויר, אמוניה מסייעת ביצירת חלקיקים זעירים שיכולים לשקוע עמוק בריאותינו. מחקר זה משתמש בלוויינים ובמודלים כדי לבנות תמונה עולמית חדה יותר של מקורות האמוניה, עם דגש מיוחד על דרום אמריקה ואפריקה — אזורים שסובלים מחסר נתונים לאורך זמן.

Figure 1. לוויינים ומודלים פועלים יחד לגילוי מוקדי זיהום אמוניה מוסתרים ברחבי הגלובוס.
Figure 1. לוויינים ומודלים פועלים יחד לגילוי מוקדי זיהום אמוניה מוסתרים ברחבי הגלובוס.

הגז הנסתר בשדות חקלאיים ובעשן

אמוניה היא גז בסיסי שמגיב עם מזהמים חומציים מרכבים כמו פליטות מכלי רכב, תחנות כוח ותעשייה, ויוצר חלקיקי אוויר עדינים. חלקיקים אלה תורמים לעשן ולערפול, וקושרים למחקרים על אסתמה, מחלות לב וקיצור תוחלת חיים. כיום רוב האמוניה נובעת מחקלאות — בעיקר דשנים וקולחים מבעלי חיים — ולמחלות תעשייתיות, שימוש בדלק ביתי וכלי רכב יש תרומה קטנה יותר. כדי להבין את ההשפעות, מדענים מסתמכים על מלאי פליטות שמעריכים כמה אמוניה משתחררת בכל מקום ובכל חודש. עם זאת, הערכות אלה בנויות מלמטה כלפי מעלה על בסיס נתוני חקלאות וגורמי פליטה סטנדרטיים, שלעיתים קרובות אינם ודאיים או חסרים באזורים עם מעקב מועט.

מדוע ההערכות המסורתיות אינן מספקות

מלאי גלובלי קונבנציונלי נוטה לתפקד היטב בצפון אמריקה ובאירופה, שם שיטות החקלאות מתועדות היטב ורשתות ניטור צפופות. לעומת זאת, הם מתקשים בדרום אמריקה ובאפריקה, שבהן שימוש בדשן, מספרי בעלי חיים ושיטות שריפה יכולים להשתנות במהירות ותיעודם לקוי. ניסיונות קודמים לשפר מלאים השתמשו לעתים בשיטות איזון מסה פשוטות שהתאימו פליטות כך שריכוזי האוויר המדומים יתאימו לתצפיות. לשיטות אלה יש קושי בהתמודדות עם המציאות המורכבת של האטמוספירה, שבה שחרור אמוניה תלוי באופן לא ליניארי בטמפרטורה, בלחות וברוח, ובה שניתן לזיהום לנוע מרחוק ממקורו. כתוצאה מכך, הן עלולות למקם פליטות לא במקום ולפספס תנודות עונתיות חשובות.

שימוש בלוויין לכתיבת מפה מחודשת של האמוניה

המחברים בנו מערכת היפוך עולמית שממזגת תצפיות לוויין עם מודל כימיה אטמוספירית כדי לעדכן את מלאי האמוניה העולמי לשנת 2022. הם השתמשו בנתונים ממכשיר החישה האינפרה-אדום IASI, חיישן חללי שמודד אמוניה בגובה רב מעל כדור הארץ פעמיים ביום, והזינו מדידות אלה למודל GEOS-Chem באמצעות טכניקת אילוץ מודרנית הידועה כאנליזה ווריאציונית אנסמבל תלת־ממדית־זמנית (4DEnVar). גישה זו מחפשת את תבנית הפליטות שמתאימה ביותר הן לנתוני הלוויין והן להערכות הקודמות, תוך כיבוד האופן שבו רוחות, כימיה ותהליכי הסרה זזים וממירים את האמוניה באוויר.

Figure 2. נתוני אמוניה מלוויין מעצבים מחדש מפות פליטה חלקות ישנות למוקדי עונתיות חדים יותר בדרום אמריקה ובאפריקה.
Figure 2. נתוני אמוניה מלוויין מעצבים מחדש מפות פליטה חלקות ישנות למוקדי עונתיות חדים יותר בדרום אמריקה ובאפריקה.

מה השתנה בדרום אמריקה ובאפריקה

הפליטות המתוקנות, או הפליטות הפוסטריוריות, מספרות סיפור שונה מהמלאי הקודם. בדרום אמריקה, מוקדי חום בברזיל ובאזורים חופיים סמוכים מתחזקים משמעותית, עם זרימות אמוניה שנוטות להכפיל את עצמן ולעיתים לעלות ב-100 עד 200 אחוזים יחסית להערכות הקודמות. הדפוסים החדשים תואמים במידה רבה למדדים לווייניים של עוצמת שריפה ולגידול המוכר בייצור עופות, ומרמזים ששני גורמים — שריפות ומחזורי בעלי חיים — משחקים תפקיד מרכזי. באפריקה בולטים שלושה חגורות של פליטות גבוהות: חוף מערב אפריקה, אזור אגם ויקטוריה ואתיופיה. כאן, הפליטות המעודכנות מגיעות ללמעלה מפעמיים מערכן הקודם ומציגות פסגות עונתיות ברורות שעוקבות אחר מחזורי דישון שמוקדשים לקקאו, פעילות קרקע בעונת הגשמים, פסולת בעלי חיים ושינויי עונות השריפה בסוואנות.

ריכוזים חדים יותר ומגמות ארוכות טווח יציבות יותר

כשהפליטות המעודכנות מוזנות בחזרה לתוך המודל, עמודי האמוניה המדומים מתאימים לתצפיות הלוויין במרחב ובזמן באופן הדוק יותר. המודל כעת לוכד דפוסים עונתיים חזקים, כגון הפסגה הכפולה בדרום אמריקה והנדידה של מוקדי חום אפריקאיים ככל שעונת היובש מסתובבת דרומה. בדיקות עצמאיות באמצעות מכשיר לוויין שני ומדידות חלקיקים קרקעיות תומכות בשיפורים, במיוחד בדרום אמריקה. במבט לאחור על עשור של נתוני לוויין, הצוות מוצא שרמות האמוניה הממוצעות באזורים אלה עלו במתינות אך בעקביות, עם התעצמות מוקדי חום מקומיים, אך ללא שינויים דרמטיים בכל היבשת.

מה משמעות הדבר למדיניות אוויר ואקלים

עבור הלא מתמחים, המסר המרכזי הוא שמפות קודמות הטו בהערכת כמות האמוניה המשתחררת בחלקים של דרום אמריקה ואפריקה, וכן את עוצמת התנודתיות העונתית שלהן והשימושי קרקע. באמצעות ניצול לוויינים ומודלים מתקדמים, עבודה זו מספקת תמונה גלובלית ריאלית יותר של מקורות האמוניה, במיוחד מהחקלאות ומהשריפות באזורים עם מעט מדידות קרקעיות. מלאי כזה מדויק יותר חיוני לתכנון מדיניות יעילה לאיכות אוויר ולאקלים, לכיוון שימוש בדשנים וניהול בעלי חיים, ולהבנת האופן שבו שינויים בפרקטיקות חקלאיות ושריפה מהדהדים באטמוספירה ומשפיעים על בריאות האדם.

ציטוט: Chen, M., Zhang, W., Han, W. et al. Global ammonia emission inversion in 2022 via assimilating IASI observations. npj Clean Air 2, 35 (2026). https://doi.org/10.1038/s44407-026-00072-7

מילות מפתח: פליטות אמוניה, תצפיות לווייניות, דרום אמריקה, אפריקה, איכות אוויר