Nowy satelita NASA zajmujący się zanieczyszczeniem powietrza będzie dostarczał cogodzinne aktualizacje

Kiedy tego lata naukowcy uruchomili instrument na pokładzie nowego satelity, uzyskali podgląd tego, co wkrótce stanie się pierwszym ciągłym zapisem zanieczyszczenia powietrza w kraju.

Satelita pozostanie zaparkowany nad Ameryką Północną i będzie dostarczał naukowcom cogodzinne, dzienne aktualizacje na temat zanieczyszczenia powietrza w całym kraju. W czwartek badacze opublikowali swoje pierwsze zdjęcia, które pokazują zmiany w zanieczyszczeniu dwutlenkiem azotu w Stanach Zjednoczonych w ciągu jednego dnia.

„To naprawdę ekscytujące widzieć, jak instrument działa zgodnie z oczekiwaniami” – powiedział Xiong Liu, zastępca dyrektora misji i fizyk w Centrum Astrofizyki prowadzonym przez Uniwersytet Harvarda i Smithsonian Institution. Instrument satelitarny o nazwie TEMPO będzie mógł mierzyć także wiele innych substancji zanieczyszczających.

Zdjęcia pochodzą z lata, w którym powietrze w Stanach Zjednoczonych było wyjątkowo złej jakości, a dym z pożarów pokrywał wiele miast i regionów. Ale jeszcze przed tym latem, w ciągu ostatniej dekady, Amerykanie odnotowali poprawę jakości powietrza od czasu uchwalenia ustawy o czystym powietrzu w 1970 r. zaczęły się stabilizować.

Dr Liu stwierdziła, że ​​chociaż zanieczyszczenie powietrza poprawiło się na przestrzeni lat, „jedna trzecia Amerykanów nadal żyje w obliczu niezdrowego poziomu zanieczyszczenia powietrza”.

Dwutlenek azotu pochodzi ze spalania paliwa i powoduje inne rodzaje zanieczyszczeń w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w powietrzu. Zdjęcia pokazują wyraźne gorące punkty gazu wokół dużych miast, z wyższymi poziomami gazu rano i wieczorem, gdy jest większy ruch.

Oprócz patrzenia na Ziemię za pośrednictwem nowego satelity, w lipcu i sierpniu naukowcy podróżowali po całym kraju pieszo i samolotami badawczymi, biorąc udział w skrupulatnie zaprojektowanej produkcji, której celem było zrozumienie, dlaczego jakość powietrza nie poprawiła się.

Ponieważ zanieczyszczenia mogą być przenoszone przez wiatr na tysiące kilometrów, naukowcom trudno było wskazać największe źródła zanieczyszczeń w skali kraju. Oczekuje się, że cogodzinne aktualizacje TEMPO „prawdziwie zmienią reguły gry”, umożliwiając badaczom śledzenie zanieczyszczenia powietrza u jego źródła, powiedział Brian McDonald, inżynier środowiska w Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej, który tego lata koordynuje badania terenowe za pomocą satelity . .

Historycznie rzecz biorąc, ruch pojazdów silnikowych był jednym z największych czynników przyczyniających się do zanieczyszczenia powietrza, ale bardziej rygorystyczne normy emisji dla pojazdów silnikowych zmniejszyły zanieczyszczenie powodowane przez jazdę. Jednocześnie, jak wyjaśnił dr MacDonald, wzrosło względne znaczenie produktów i materiałów eksploatacyjnych, takich jak farby i pestycydy, które emitują substancje zanieczyszczające zwane lotnymi związkami organicznymi (LZO).

Związki te reagują z dwutlenkiem azotu zawartym w powietrzu, tworząc przy powierzchni ziemi szkodliwą warstwę ozonową, co ma znaczący wpływ Miejscami utrzymywał się na niezmiennie wysokim poziomie, zwłaszcza w Kalifornii i w głównych obszarach metropolitalnych w całym kraju. Podczas gdy warstwa ozonowa znajdująca się wysoko w atmosferze chroni nas przed rakotwórczymi promieniami UV, ozon znajdujący się w pobliżu ziemi może zaostrzać lub powodować choroby układu oddechowego, takie jak astma, zapalenie oskrzeli i rozedma płuc.

Innym utrzymującym się problemem jest zanieczyszczenie cząstkami stałymi, składającymi się z mikroskopijnych cząstek, które są wystarczająco małe, aby przedostać się do krwioobiegu i spowodować choroby serca i płuc, udary, a w ciężkich przypadkach nawet przedwczesną śmierć. Zanieczyszczenie to, znane również jako PM2,5, zaczęło ponownie wzrastać około 2016 r., po latach spadku.

Według badania opublikowanego jesienią ubiegłego roku główną przyczyną tego odwrócenia wydają się pożary, które stają się coraz częstsze i intensywniejsze w miarę, jak zmiany klimatyczne powodują cieplejsze i bardziej suche warunki.

Badania te opierały się na starym satelicie zapewniającym codzienne pomiary, powiedział Marshall Burke, profesor polityki środowiskowej na Uniwersytecie Stanforda i jeden z autorów badania. Obecnie on i jego współpracownicy w dużym stopniu polegają na modelach komputerowych przemieszczania się substancji zanieczyszczających z wiatrem, aby wypełnić przestrzenie pomiędzy rzeczywistymi obserwacjami.

Doktor Burke, który nie jest zaangażowany w misję TEMPO, powiedział, że nie może się doczekać otrzymywania cogodzinnych danych z satelity, które będą „podobne do wideo”. „W miarę posiadania coraz większej liczby zdjęć znacznie łatwiej jest wypełnić mapę, skąd pochodzą dane rzeczy” – dodał.

TEMPO będzie w stanie śledzić zanieczyszczenie powietrza z dokładnością do około czterech mil kwadratowych. To właśnie tam latem tego roku królują skoordynowane loty, przejażdżki i spacery.

„Dane z tych kampanii terenowych działają jak pętla dekodująca” dla satelity, powiedziała Tracy Holloway, profesor analizy i polityki energetycznej na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, która bada jakość powietrza, ale nie jest zaangażowana w projekt.

Jednym z miejsc, w którym naukowcy gromadzą dane na poziomie mikrolokalnym, jest Nowy Jork. Nawet miasta, które rutynowo monitorują swoje powietrze, zwykle nie mają wystarczającego sprzętu, aby objąć zasięgiem wszystkie dzielnice. Stanowi to problem, ponieważ w poszczególnych miastach lub regionach zanieczyszczenie powietrza rozkłada się nierównomiernie.

Od końca lipca kilkudziesięciu badaczy pod przewodnictwem Audrey Gowdel i Prathapa Ramamurthy’ego z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA) na zmianę spaceruje parami po mieście, niosąc plecak pełen czujników jakości powietrza. Widzowie często zastanawiali się, czy naukowcy wybiorą się na ryby ze względu na długie, cienkie rurki wystające z opakowania w celu zasysania próbek powietrza.

Każdego dnia kolega śledził tory lotów samolotów badawczych NASA i udostępniał aktualizacje na WhatsApp, aby turyści mogli przejść pod samolotami. Zbiory danych zostaną porównane w późniejszym czasie. Badacze sprawdzili dziesiątki śladów, upewniając się, że uwzględnili dzielnice znajdujące się w niekorzystnej sytuacji ekonomicznej oraz dzielnice o większej populacji osób kolorowych. Regiony te często borykają się z nieproporcjonalnym zanieczyszczeniem powietrza, lecz dostępne na ich temat dane są skąpe.

„Mamy nadzieję, że będziemy mieli lepsze modele i lepsze prognozy na poziomie ulicy” – powiedziała Yoshira Ornelas van Horn, profesor zdrowia środowiskowego na Uniwersytecie Columbia i inny współpracownik TEMPO.

Analiza wszystkich danych zajmie kilka miesięcy, ale same spacery rzuciły już światło na związek między zmianą klimatu a jakością powietrza. (Dr Ramamurthy powiedział, że kilka długich godzin marszu w środku lata jest „straszne”). Wyższe temperatury są na ogół kojarzone z większym poziomem zanieczyszczenia ozonem, a w najgorętszy dzień pobierania próbek odczyty ozonu wzrosły powyżej krajowych norm ustalonych przez rząd. Doktor Gowdel wskazał na Agencję Ochrony Środowiska.

Dane z satelity TEMPO mają zostać udostępnione ogółowi społeczeństwa wiosną 2024 r. W międzyczasie ponad 400 użytkowników, w tym kilka agencji stanowych i federalnych, zarejestrowało się jako „pierwsi użytkownicy”.

Naukowcy z Mount Sinai Health System w Nowym Jorku planują wykorzystać dane TEMPO do zbadania, w jaki sposób zanieczyszczenia powietrza wpływają na objawy astmy u dzieci. Biuro Departamentu Lotnictwa w Connecticut planuje wykorzystać te dane do zbadania źródła niezwykle wysokiego zanieczyszczenia ozonem w tym stanie.

Dr Ornelas Van Horn ma nadzieję, że tegoroczne badania dostarczą decydentom informacji niezbędnych do podjęcia działań w związku z nierozwiązanymi problemami związanymi z jakością powietrza w kraju. „Wszyscy zgadzamy się, że zanieczyszczenie powietrza jest złe” – powiedziała.