Impact of the Covid-19 pandemic on air quality in Bali : analysed with remote sensing data
Creators: name: Kothleitner, Michele
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2023
Subjects: subject: COVID-19
subject: Pandemic
subject: Environment
subject: Air quality
subject: Bali
subject: Indonesia
subject: Remote sensing
subject: Sentinel-5P
subject: Socioeconomic
subject: Tourism
subject: FOS: Economics and business
subject: 363: Umwelt- und Sicherheitsprobleme

description: Following the outbreak of the COVID-19 pandemic, actions were implemented worldwide to prevent the spread of the virus. Consequently, national boarders, including those of Indonesia, were closed. This led to significant economic losses for Bali Province, which relies heavily on tourism. However, reduced human activity has the potential to improve air quality, a desirable outcome given the severe health problems that air pollution can cause. 
The objective of this thesis is to use remote sensing data to discover the impact of the COVID-19 pandemic on Bali’s air quality. Sentinel-5P data of the air pollutants CO, NO2, O3 and SO2 were analysed in time series from June 2018 to April 2023. The concentration trends of these pollutants were then checked against documented COVID-19 measures. This analysis was conducted using various classifications of the island, incorporating the environmental parameters Land Surface Temperature (LST) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Additionally, a validation of the used satellite data was performed against existing ground measurements. Socio-economic factors were also considered through an evaluation of travel flows and interviews conducted in Bali. 
The time series reveal that the concentrations follow annual patterns. The implementation of the travel ban for foreign tourists in January 2021 coincided with a decrease in annual fluctuations of CO concentrations. Furthermore, the pattern of LST strongly mirrored the one of CO. An attempt to convert the concentrations of the satellite data to match the unit of ground-based data was unsuccessful. However, correlations were demonstrated for CO, NO2 and O3. Air traffic data from Denpasar’s airport helped to explain the only slightly visible COVID-19 impacts in the air pollutants’ time series. 
Future research could focus on the influence of environmental parameters on air quality and their annual pattern, distinguishing them from COVID-19 measures. Together with an extended observation period, this could provide more comprehensive explanations for the trends of the pollutants.
description: Mit dem Ausbruch der Covid-19 Pandemie wurden weltweit Massnahmen ergriffen, um die Ausbreitung des Virus zu verhindern. Unter anderem wurden dazu Landesgrenzen geschlossen, so auch in Indonesien. Für die Provinz Bali, die stark vom Tourismus abhängig ist, bedeutete dies massive wirtschaftliche Einbussen. Andererseits kann geringere menschliche Aktivität zu verbesserter Luftqualität führen. Dies ist insofern wünschenswert, weil Luftverschmutzung zu starken gesundheitlichen Schäden führen kann. 
Das Ziel dieser Arbeit ist es, anhand Fernerkundungsdaten herauszufinden, wie sich die COVID-19 Pandemie auf die Luftqualität auf Bali auswirkte. Dafür wurden Sentinel-5P-Daten der Luftschadstoffe CO, NO2, O3 und SO2 in Zeitreihen von Juni 2018 bis April 2023 ausgewertet. Die Konzentrationsverläufe der Schadstoffe wurden zusammen mit recherchierten COVID-19-Massnahmen untersucht. Dies geschah anhand unterschiedlicher Einteilungen der Insel, wobei auch die Umweltparameter der Landoberflächentemperatur (LST) und der normalisierte differenzierte Vegetationsindex (NDVI) einbezogen wurden. Des Weiteren erfolgte eine Datenvalidierung der verwendeten Satellitendaten und vorhandener Bodenmessungen. Durch eine Auswertung des Reiseverhaltens und durchgeführte Interviews auf Bali wurden zusätzlich sozioökonomische Faktoren einbezogen. 
Die Zeitreihen lassen hauptsächlich erkennen, dass sich die Konzentrationen in jährlichen Mustern widerspiegeln. Die Einführung des Einreiseverbots für ausländische Touristen im Januar 2021 und die Abnahme jährlicher Schwankungen von CO-Konzentrationen fielen zusammen. Dabei stimmte der Verlauf von LST stark mit demjenigen von CO überein. Ein Versuch, die Konzentrationen der Satellitendaten auf dieselbe Masseinheit von Bodendaten umzuwandeln, ist gescheitert. Korrelationen wurden allerdings für CO, NO2 und O3 nachgewiesen. Die Flugverkehrsdaten vom Flughafen in Denpasar halfen zu erklären, warum die COVID-19 Massnahmen nur geringfügig in den Zeitreihen der Luftschadstoffe zu erkennen sind. 
Weiterführende Forschung könnte sich vertieft mit dem Einfluss von Umweltparametern auf die Luftqualität und deren Jahresmuster befassen, um sie von COVID-19-Massnahmen zu unterscheiden. Zusammen mit einem längeren Beobachtungszeitraum könnten diese umfassendere Erklärungen für die Verläufe der Schadstoffe liefern.