Οι δορυφόροι μετρούν και παρακολουθούν την ατμοσφαιρική ρύπανση σε όλο τον κόσμο
Πώς η NASA βοηθά τον κόσμο να αναπνεύσει πιο εύκολα
Ευτυχώς, πολλοί από τους δορυφόρους που παρατηρούν τη Γη της NASA μπορούν να δουν τι δεν μπορεί να κάνει το ανθρώπινο μάτι, συμπεριλαμβανομένων πιθανώς επιβλαβών ρύπων που παραμένουν στον αέρα που αναπνέουμε. Από το πλεονέκτημα του διαστήματος, αυτοί οι δορυφόροι μας βοηθούν να μετρήσουμε και να παρακολουθήσουμε την ατμοσφαιρική ρύπανση καθώς κινείται σε όλο τον κόσμο και έχουν συμβάλει σημαντικά στην αναζήτηση δεκαετιών για καθαρότερο αέρα.
Όταν μιλάμε για «ατμοσφαιρική ρύπανση», αναφερόμαστε σε χημικές ουσίες ή σωματίδια στην ατμόσφαιρα που είναι γνωστό ότι έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία για τον άνθρωπο. Ο νόμος για τον καθαρό αέρα του 1970 θέσπισε νομοθεσία που απαιτεί την παρακολούθηση έξι από αυτούς τους ρύπους διοξείδιο του αζώτου (NO2), όζον στο επίπεδο του εδάφους, μονοξείδιο του άνθρακα, σωματίδια (μικροσκοπικές κηλίδες στερεού ή υγρού υλικού στον αέρα), διοξείδιο του θείου και οδηγήστε. Τα δορυφορικά όργανα μετρούν όλα αυτά εκτός από τον μόλυβδο.
Η NASA έχει συμμετάσχει στη μελέτη της ποιότητας του αέρα για δεκαετίες από το διάστημα και με αισθητήρες εδάφους, δημιουργώντας μια χρονολογική σειρά παγκόσμιων αρχείων δεδομένων ζωτικής σημασίας για την κατανόηση των επιπτώσεων και των αιτίων της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και για τη βοήθεια σχεδιασμού λύσεων. Αυτό το άρθρο επισημαίνει μερικά από τα πολλά έργα που βρίσκονται σε εξέλιξη τώρα και έχουν προγραμματιστεί για τα επόμενα χρόνια.
Μετράται στο διάστημα, χρησιμοποιείται στη Γη
Κατά την ανάλυση διαστημικών δεδομένων, ένα πράγμα είναι απολύτως σαφές – η μείωση των εκπομπών από ανθρώπινες δραστηριότητες μπορεί να έχει βαθιά επίδραση στην ποιότητα του αέρα.
Η πρόσφατη μεγάλης κλίμακας απάντηση της Κίνας στην πανδημία COVID-19, η οποία περιελάμβανε καραντίνες και περιορισμούς στις βιομηχανικές δραστηριότητες και τα ταξίδια, είναι ένα ιδιαίτερα ζωντανό παράδειγμα αυτού. Τα δεδομένα από όργανα της Aura της NASA και των δορυφόρων Sentinel-5 της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας έδειξαν σημαντική μείωση του διοξειδίου του αζώτου (NO2) – ένα επιβλαβές αέριο που εκπέμπεται από σταθμούς παραγωγής ενέργειας, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και μηχανοκίνητα οχήματα – σε μεγάλο μέρος της χώρας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου .
Η πανδημία παρουσιάζει μια μοναδική περίπτωση χρήσης για διαστημικές παρατηρήσεις της Γης. Ωστόσο, τα δεδομένα ποιότητας αέρα που προέρχονται από δορυφόρους έχουν εφαρμογές σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών κλάδων. Εκεί αποδεικνύεται η αξία του προγράμματος εφαρμογών Υγείας και Ποιότητας του αέρα της NASA. Το πρόγραμμα δημιουργεί ανεκτίμητες συνεργασίες με άλλους οργανισμούς, βιομηχανία και μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς για τη διευκόλυνση της χρήσης αυτών των δεδομένων για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων.
“Χρηματοδοτήσαμε ένα έργο υπό την ηγεσία της Υπηρεσίας Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA) για να αφομοιώσουμε τις παρατηρήσεις της NASA Earth στο σύστημα” AirNow “,” δήλωσε ο διευθυντής προγράμματος John Haynes.
Το σύστημα AirNow είναι η πλατφόρμα της EPA για τη διανομή εθνικών αναφορών και προβλέψεων ποιότητας αέρα σε πραγματικό χρόνο. Οι μετρήσεις προέρχονται κυρίως από χιλιάδες σταθμούς παρακολούθησης στο έδαφος στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Μεξικό και τον Καναδά. Ωστόσο, αυτοί οι σταθμοί παρακολούθησης εδάφους δεν είναι όλοι.
“Οι επίγειες οθόνες καλύπτουν ένα καλό μέρος των ΗΠΑ, ειδικά γύρω από μητροπολιτικές περιοχές. Ωστόσο, υπάρχουν μεγάλα τμήματα της χώρας που δεν διαθέτουν σταθμούς παρακολούθησης”, δήλωσε ο Haynes. “Με την εισαγωγή παρατηρήσεων οπτικού βάθους δορυφόρου αερολύματος από το όργανο MODIS , μπορούμε να μετρήσουμε και αυτές τις περιοχές, γεγονός που μας επιτρέπει να διαμορφώσουμε μια πιο ακριβή εικόνα του τρόπου με τον οποίο κατανέμεται η ατμοσφαιρική ρύπανση – και συγκεκριμένα τα λεπτά σωματίδια – σε όλη τη χώρα και πώς αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. “
Με την ενσωμάτωση δεδομένων από το όργανο παρακολούθησης του όζοντος ( OMI ), μια ολλανδική-φινλανδική συμβολή στη δορυφορική αποστολή Aura της NASA, η EPA και η NASA μπόρεσαν επίσης να εντοπίσουν μια σημαντική πτώση του NO2 τα τελευταία 15 χρόνια στις Ηνωμένες Πολιτείες – απόδειξη ότι Πράγματι, οι κανονισμοί που θεσπίστηκαν με τον νόμο για τον καθαρό αέρα πριν από 50 χρόνια – οι κανονισμοί σχετικά με την απόσταση σε μίλια αερίου οχημάτων, η μετάβαση σε καθαρότερα καύσιμα και ούτω καθεξής – λειτουργούν πράγματι.
“Είμαστε σε θέση να δείξουμε ότι από το 2004, τα επίπεδα NO2 έχουν μειωθεί έως και 50% ανάλογα με το μητροπολιτικό πεδίο για το οποίο μιλάμε. Στην πραγματικότητα, ο αέρας στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι τώρα ο καθαρότερος που ήταν στο σύγχρονη βιομηχανική εποχή », είπε ο Haynes.
Σύνδεση των σημείων (δεδομένων)
Με την αφθονία των δεδομένων που εισέρχονται – υπάρχουν δεκάδες δορυφόροι που παρατηρούν τη Γη σε τροχιά – μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι η σύνδεση των ενδιαφερομένων με τα σωστά “εργαλεία” ή σύνολα δεδομένων για αυτό που προσπαθούν να επιτύχουν και σε ορισμένα περιπτώσεις, διδάσκοντας τους πώς ενσωματώνουν αυτόν τον τύπο δεδομένων στον προγραμματισμό τους.
“Για να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα, η ομάδα μας έχει αναπτύξει έναν ιστότοπο όπου βοηθάμε τους χρήστες να πλοηγούνται σε όλους αυτούς τους πόρους, από κάποιον που δεν έχει χρησιμοποιήσει ποτέ πραγματικά δορυφορικά δεδομένα στο παρελθόν σε πιο προχωρημένους ενδιαφερόμενους που θέλουν να λάβουν καλύτερες αποφάσεις και να ενημερώσουν το κοινό για θέματα ποιότητας αέρα. , λέει ο Tracey Holloway, ηγέτης της ομάδας εφαρμοσμένων επιστημών της Υγείας και της Ποιότητας του Air που χρηματοδοτείται από τη NASA ( HAQAST ), μια ομάδα επιστημόνων για την ποιότητα του αέρα και τη δημόσια υγεία από κυβερνητικά γραφεία και πανεπιστήμια σε όλη τη χώρα.
Οι πυρκαγιές στην Καλιφόρνια, για παράδειγμα, έχουν προκαλέσει ανησυχίες για την ποιότητα του αέρα τα τελευταία χρόνια. Μια ομάδα τίγρης HAQAST ήταν σε θέση να εξετάσει τις εκπομπές και να αναπτύξει νέες μεθόδους για τη χρήση υπαρχόντων δεδομένων από τα μέσα VIIRS και MODIS για να υποστηρίξει την πολιτεία της Καλιφόρνια στην κατανόηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των εκπομπών. Το HAQAST βοήθησε επίσης να πάρει δεδομένα από νεότερους δορυφόρους όπως το GOES-16 στα χέρια της πολιτείας.
Σύμφωνα με την έκθεση Global Burden of Disease , η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η κύρια περιβαλλοντική αιτία θνησιμότητας – μια στατιστική για την οποία πολλοί στον τομέα της δημόσιας υγείας γνωρίζουν καλά. Και η διαθεσιμότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων αλλάζει τον διάλογο γύρω από αυτό.
“Ακριβώς μέσα στην κοινότητα της υγείας, έχουμε παρατηρήσει την αυξανόμενη τάση ερευνητικών συνεργασιών που γεφυρώνουν εμπειρογνωμοσύνη σε όλους τους τομείς της περιβαλλοντικής υγείας. Καθώς συνεχίζουμε να εκπαιδεύουμε το παγκόσμιο εργατικό δυναμικό για την υγεία, πρέπει να προσδιορίσουμε τις δεξιότητες που μπορούν να προετοιμάσουν το εργατικό δυναμικό για τη διαχείριση των αναδυόμενων κινδύνων Για παράδειγμα, ένα skillet είναι η γνώση και η χρήση καινοτόμων πηγών δεδομένων – συμπεριλαμβανομένων των δορυφορικών δεδομένων – είτε εφαρμόζουν δεδομένα για ερευνητικούς σκοπούς είτε ερμηνεύουν ευρήματα για εκπαιδευτικές δραστηριότητες προσέγγισης “, δήλωσε η Helena Chapman, αναπληρωτής διαχειριστής προγράμματος της NASA Health and Air Εφαρμογές ποιότητας.
Ο Holloway προσθέτει, “Η αφθονία των δορυφορικών δεδομένων αυτή τη στιγμή είναι καταπληκτική. Ακριβώς τα τελευταία 10 χρόνια, ήταν αξιοσημείωτο πόσες εταιρείες, μη κερδοσκοπικοί οργανισμοί, πόλεις και πολιτείες έχουν πάει από το να μην γνωρίζουν ότι οι δορυφόροι θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν την ατμοσφαιρική ρύπανση για να χρησιμοποιούν ενεργά τα δεδομένα στο τις καθημερινές λειτουργίες τους. “
Κοιτάω μπροστά
Αυτήν τη στιγμή, οι δορυφόροι μας μπορούν να μετρήσουν έναν αριθμό χημικών στον αέρα πάνω από τις Ηνωμένες Πολιτείες και παγκοσμίως σε καθημερινή βάση. Ωστόσο, πολλές αποστολές που έχουν προγραμματιστεί να ξεκινήσουν τα επόμενα χρόνια θα είναι σε θέση να κάνουν ακόμα καλύτερα.
Για παράδειγμα, η αποστολή Tropospheric Emissions: Monitoring Pollution ( TEMPO ) έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση πολλών διαφορετικών ρύπων – συμπεριλαμβανομένων των NO2 και του όζοντος – στις Ηνωμένες Πολιτείες κατά τη διάρκεια κάθε ημέρας. Το TEMPO θα δώσει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να δουν πώς αλλάζουν οι πηγές ρύπανσης και οι συγκεντρώσεις καθ ‘όλη τη διάρκεια μιας ημέρας. Μέρος ενός διεθνούς αστερισμού παρόμοιων δορυφόρων που περιλαμβάνει το φασματομετρητή γεωστατικού περιβάλλοντος της Νότιας Κορέας (GEMS) και το Sentinel-4 της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, το TEMPO έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2022.
Η αποστολή Multi-Angle Imager for Aerosols ( MAIA ), που έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει στις αρχές της δεκαετίας του 2020, θα βελτιώσει την κατανόησή μας για τα σωματίδια – αυτά τα μικροσκοπικά μικροσκοπικά σωματίδια που παραμένουν στον αέρα – με ιδιαίτερη έμφαση σε μεγάλες μητροπολιτικές περιοχές. Δεδομένα όπως αυτό θα βοηθήσουν την κοινότητα υγείας να κατανοήσει καλύτερα τη σχέση μεταξύ των ρύπων αερολύματος και των προβλημάτων υγείας, συμπεριλαμβανομένων των δυσμενών αποτελεσμάτων των γεννήσεων και των καρδιαγγειακών παθήσεων.
“Η MAIA θα μας επιτρέψει να μελετήσουμε λεπτομερώς αυτά τα αερολύματα, να μας πείτε πόσο μεγάλα είναι και πόσα από αυτά βρίσκονται σε αυτήν την πολύ μικρή κατηγορία που είναι πιο επιβλαβής για την ανθρώπινη υγεία”, δήλωσε ο Barry Lefer, επιστήμονας του προγράμματος Tropospheric Composition του NASA. “Θα μπορέσουμε επίσης να κατανοήσουμε καλύτερα από ποια είναι τα σωματίδια είναι κατασκευασμένα από τα οποία θα μας οδηγήσουν στο σημείο από το οποίο προέρχονται (όπως για παράδειγμα η αυτόματη εξάτμιση).”
Ακόμη περισσότερο στο μέλλον, οι δυνατότητες είναι πολλές.
“Θα ήθελα πολύ να δω ένα μέλλον όπου τα δεδομένα παρατήρησης της Γης σε πραγματικό χρόνο είναι απρόσκοπτα και συνεχώς διαθέσιμα σε όλους – από τροχιά έως την παλάμη του χεριού σας”, δήλωσε ο Haynes. “Θα επέτρεπε σε οποιονδήποτε να λάβει γρήγορες αποφάσεις σχετικά με την ποιότητα του αέρα και την υγεία τους.”
Από τον Esprit Smith