Новый спутник НАСА по загрязнению воздуха будет предоставлять ежечасные обновления

Когда этим летом учёные включили прибор на борту нового спутника, они получили предварительный просмотр того, что вскоре станет первым в стране непрерывным рекордом загрязнения воздуха.

Спутник будет оставаться над Северной Америкой и ежечасно предоставлять ученым дневную информацию о загрязнении воздуха по всей стране. В четверг исследователи опубликовали свои первые изображения, которые показывают изменения в загрязнении диоксидом азота над Соединенными Штатами в течение дня.

«Очень приятно видеть, что инструмент работает так, как ожидалось», — сказал Сюн Лю, заместитель директора миссии и физик Центра астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института. Спутниковый прибор под названием TEMPO сможет измерять и ряд других загрязняющих веществ.

Снимки сделаны летом, когда качество воздуха в Соединенных Штатах было исключительно плохим, когда дым от лесных пожаров окутал несколько городов и регионов. Но даже до этого лета, за последнее десятилетие или около того, американцы получили улучшение качества воздуха после принятия Закона о чистом воздухе в 1970 году. начало выходить на плато.

Хотя загрязнение воздуха за последние годы улучшилось, «одна треть американцев по-прежнему живет в условиях нездорового загрязнения воздуха», — сказал доктор Лю.

Диоксид азота образуется в результате сжигания топлива и создает другие виды загрязнения в результате химических реакций в воздухе. На изображениях видны отчетливые горячие точки газа вокруг крупных городов, с более высокими уровнями утром и вечером, когда движение усиливается.

Помимо наблюдения за Землей через новый спутник, в июле и августе ученые разъезжали по всей стране пешком и на исследовательских самолетах, пытаясь понять, почему качество воздуха больше не улучшается.

Поскольку загрязняющие вещества могут быстро перемещаться с ветром на тысячи миль, ученым было трудно определить крупнейшие источники загрязнения в национальном масштабе. Ожидается, что ежечасные обновления TEMPO «настоящим образом изменят правила игры», предоставив исследователям возможность отслеживать загрязнение воздуха от его источника, сказал Брайан Макдональд, инженер-эколог из Национального управления океанических и атмосферных исследований, который координирует полевые исследования этим летом со спутника. .

Автомобильное движение исторически было одним из крупнейших источников загрязнения воздуха, но ужесточение стандартов выбросов для автомобилей снизило загрязнение от вождения. В то же время, объяснил доктор Макдональд, возросла относительная важность потребительских товаров и материалов, таких как краски и пестициды, которые выделяют загрязняющие вещества, известные как летучие органические соединения.

Эти соединения реагируют с диоксидом азота в воздухе, образуя вредный приземный озон, который местами оставался упорно высоким, особенно в Калифорнии и крупных мегаполисах по всей стране. В то время как озоновый слой в верхних слоях атмосферы защищает нас от вызывающего рак ультрафиолетового излучения, озон у земли может усугубить или вызвать респираторные заболевания, такие как астма, бронхит и эмфизема.

Еще одной постоянной проблемой является загрязнение мелкими частицами, состоящими из микроскопических частиц, достаточно маленьких, чтобы попасть в кровоток и вызвать болезни сердца и легких, инсульты и даже преждевременную смерть в тяжелых случаях. Это загрязнение, также известное как PM2,5, снова начал расти примерно в 2016 году после многих лет упадка.

Лесные пожары, которые становятся все более частыми и интенсивными, поскольку изменение климата приводит к более жарким и засушливым условиям, по-видимому, являются главным виновником этого изменения. согласно исследованию, опубликованному прошлой осенью.

По словам Маршалла Берка, профессора экологической политики Стэнфордского университета и одного из авторов исследования, это исследование опиралось на старый спутник, который обеспечивает ежедневные измерения. В настоящее время он и его коллеги в значительной степени полагаются на компьютерные модели того, как загрязняющие вещества движутся с ветром, чтобы заполнить пробелы между фактическими наблюдениями.

Доктор Берк, который не участвует в миссии TEMPO, надеется на ежечасные данные со спутника, которые будут «ближе к видео», сказал он. «Поскольку у вас становится все больше и больше изображений, гораздо проще заполнить карту происхождения вещей», — добавил он.

TEMPO сможет отслеживать загрязнение воздуха с разрешением около четырех квадратных миль. Вот тут-то и пригодятся скоординированные полеты, поездки и прогулки этим летом.

«Данные этих полевых кампаний действуют как кольцо декодера» для спутникового прибора, — сказала Трейси Холлоуэй, профессор энергетического анализа и политики в Университете Висконсин-Мэдисон, которая изучает качество воздуха, но не участвует в этом проекте.

Одним из мест, где ученые собирают данные на локальном уровне, является Нью-Йорк. Даже в городах, которые регулярно контролируют воздух, обычно не хватает оборудования, чтобы охватить все районы. Это проблема, поскольку в отдельных городах или регионах загрязнение воздуха, как правило, распределяется неравномерно.

С конца июля дюжина исследователей, работающих с NOAA, во главе с Одри Годель из Университета Колорадо в Боулдере и Пратапом Рамамурти из Городского колледжа Нью-Йорка, по очереди гуляли парами по городу, неся с собой рюкзак, полный гудящего воздуха. датчики. Зрители часто спрашивали, собираются ли ученые на рыбалку, из-за длинных тонких трубок, торчащих из рюкзака для всасывания проб воздуха.

Каждый день один из коллег отслеживал траектории полета исследовательских самолетов НАСА и сообщал обновления в WhatsApp, чтобы путешественники могли пройти под самолетами. Наборы данных будут сопоставлены позже. Исследователи охватили дюжину маршрутов, включив в них экономически неблагополучные районы и районы с большим количеством цветных жителей. Эти районы часто сталкиваются с непропорциональным загрязнением воздуха, но имеют скудные данные.

«Мы надеемся получить более качественные модели и более точные прогнозы на уровне улиц», — сказал Йошира Орнелас Ван Хорн, профессор гигиены окружающей среды в Колумбийском университете и еще один сотрудник TEMPO.

На анализ всех данных уйдет несколько месяцев, но сами прогулки уже выявили связь между изменением климата и качеством воздуха. (Доктор Рамамурти сказал, что некоторые многочасовые прогулки в разгар лета были «ужасными».) Более высокие температуры обычно связаны с более высоким уровнем загрязнения озоном, и в самый жаркий день отбора проб показания озона превысили национальные стандарты, установленные Агентство по охране окружающей среды, отметил доктор Годель.

Данные со спутника TEMPO должны стать доступны широкой публике весной 2024 года. Тем временем более 400 пользователей, включая многие государственные и федеральные агентства, зарегистрировались в качестве «первопроходцев».

Исследователи из системы здравоохранения Маунт-Синай в Нью-Йорке планируют использовать данные TEMPO для изучения того, как загрязнители воздуха влияют на симптомы астмы у детей. Бюро управления воздушным потоком Коннектикута планирует использовать эти данные для расследования причин необычно высокого загрязнения озоном в штате.

Доктор Орнелас Ван Хорн надеется, что исследование, проведенное этим летом, вооружит политиков информацией, необходимой для решения сохраняющихся проблем с качеством воздуха в стране. «Мы все согласны с тем, что загрязнение воздуха — это плохо», — сказала она.