NASA’s nieuwe luchtverontreinigingsatelliet zal elk uur updates geven

Toen wetenschappers het instrument deze zomer aan boord van een nieuwe satelliet lieten draaien, kregen ze een voorproefje van wat binnenkort het eerste continue record van luchtvervuiling in het land zal worden.

De satelliet zal boven Noord-Amerika geparkeerd blijven en zal wetenschappers overdag elk uur updates geven over de luchtvervuiling in het hele land. Donderdag hebben onderzoekers hun eerste beelden vrijgegeven, die veranderingen in de stikstofdioxidevervuiling boven de Verenigde Staten in de loop van één dag laten zien.

“Het is echt opwindend om te zien dat het instrument werkt zoals verwacht”, zegt Xiong Liu, plaatsvervangend missiedirecteur en natuurkundige bij het Center for Astrophysics van de Harvard University en het Smithsonian Institution. Het satellietinstrument, TEMPO genaamd, zal ook vele andere verontreinigende stoffen kunnen meten.

De beelden komen tijdens een zomer van uitzonderlijk slechte luchtkwaliteit in de Verenigde Staten, met rook van bosbranden die meerdere steden en regio’s bestrijken. Maar zelfs vóór deze zomer, de afgelopen tien jaar, hebben Amerikanen sinds de invoering van de Clean Air Act in 1970 een vooruitgang in de luchtkwaliteit geboekt. zijn begonnen te plateaueren.

Dr. Liu zei dat hoewel de luchtvervuiling in de loop der jaren is verbeterd, “een derde van de Amerikanen nog steeds met ongezonde niveaus van luchtvervuiling leeft.”

Stikstofdioxide komt uit de verbranding van brandstof en veroorzaakt andere vormen van vervuiling door chemische reacties in de lucht. De beelden tonen duidelijke gashotspots rond de grote steden, met hogere niveaus in de ochtend en avond als er meer verkeer is.

Naast dat ze via de nieuwe satelliet naar de aarde keken, verspreidden wetenschappers zich de afgelopen juli en augustus te voet en met onderzoeksvliegtuigen door het land, in een zorgvuldig ontworpen productie om te proberen te begrijpen waarom de luchtkwaliteit niet is verbeterd.

Omdat verontreinigende stoffen door de wind duizenden kilometers kunnen worden getransporteerd, is het voor wetenschappers moeilijk geweest om de grootste bronnen van vervuiling op nationale schaal aan te wijzen. De verwachting is dat de uurlijkse updates van TEMPO een ‘echte game-changer’ zullen zijn door onderzoekers de mogelijkheid te geven luchtvervuiling bij de bron op te sporen, zegt Brian McDonald, een milieuingenieur bij de National Oceanic and Atmospheric Administration die deze zomer veldonderzoek coördineert met de satelliet. . .

Historisch gezien heeft het motorvoertuigverkeer een van de grootste bijdragers aan de luchtvervuiling geleverd, maar strengere emissienormen voor auto’s hebben geresulteerd in minder vervuiling door autorijden. Tegelijkertijd, zo legde dr. MacDonald uit, is het relatieve belang van producten en verbruiksartikelen, zoals verf en pesticiden, die verontreinigende stoffen uitstoten die bekend staan ​​als vluchtige organische stoffen (VOS), toegenomen.

Deze verbindingen reageren met stikstofdioxide in de lucht en vormen de schadelijke ozonlaag op grondniveau, wat een aanzienlijk effect heeft Het bleef op sommige plaatsen hardnekkig hoog, vooral in Californië en in grote stedelijke gebieden in het hele land. Terwijl de ozonlaag hoog in de atmosfeer ons beschermt tegen kankerverwekkende UV-stralen, kan de ozon die zich dichtbij de grond bevindt luchtwegaandoeningen zoals astma, bronchitis en emfyseem verergeren of veroorzaken.

Een ander hardnekkig probleem is de besmetting met fijnstof, bestaande uit microscopisch kleine deeltjes die klein genoeg zijn om in de bloedbaan terecht te komen en hart- en longziekten, beroertes en in ernstige gevallen zelfs voortijdige sterfte te veroorzaken. Deze vervuiling, ook wel bekend als PM2,5, begon rond 2016 weer toe te nemen, na jaren van daling.

Bosbranden, die steeds frequenter en heviger worden naarmate de klimaatverandering zorgt voor warmere en drogere omstandigheden, lijken de belangrijkste reden achter deze ommekeer te zijn, blijkt uit een onderzoek dat afgelopen najaar werd gepubliceerd.

Dit onderzoek was gebaseerd op een oude satelliet die dagelijkse metingen verrichtte, zegt Marshall Burke, hoogleraar milieubeleid aan Stanford University en een van de auteurs van het onderzoek. Momenteel vertrouwen hij en zijn collega’s sterk op computermodellen van hoe verontreinigende stoffen met de wind meebewegen om de ruimtes tussen feitelijke waarnemingen op te vullen.

Dr. Burke, die niet betrokken is bij de TEMPO-missie, zei dat hij ernaar uitkeek om gegevens per uur van de satelliet te ontvangen, wat “vergelijkbaar zou zijn met video”. “Omdat je steeds meer afbeeldingen hebt, is het veel gemakkelijker om de kaart in te vullen waar de dingen vandaan komen”, voegde hij eraan toe.

TEMPO zal de luchtvervuiling kunnen volgen met een nauwkeurigheid van ongeveer vier vierkante kilometer. Dat is waar gecoördineerde vluchten, autoritten en wandelingen deze zomer plaatsvinden.

“De gegevens van deze veldcampagnes fungeren als een decoderlus” voor de satelliet, zegt Tracy Holloway, hoogleraar energieanalyse en -beleid aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, die de luchtkwaliteit bestudeert maar niet bij het project betrokken is.

Eén plek waar wetenschappers gegevens verzamelen op micro-lokaal niveau is New York City. Zelfs steden die routinematig hun luchtkwaliteit monitoren, beschikken doorgaans niet over voldoende apparatuur om alle buurten te dekken. Dit is een probleem omdat de luchtverontreiniging binnen individuele steden of regio’s vaak ongelijk verdeeld is.

Sinds eind juli lopen tientallen onderzoekers onder leiding van Audrey Gowdel en Prathap Ramamurthy van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) om beurten in tweetallen door de stad, met een rugzak vol luchtkwaliteitssensoren in de hand. Omstanders vroegen zich vaak af of wetenschappers zouden gaan vissen, vanwege de lange, dunne buisjes die uit de verpakking steken om luchtmonsters op te zuigen.

Elke dag volgde een collega de vliegroutes van de onderzoeksvliegtuigen van NASA en gaf updates op WhatsApp, zodat wandelaars onder de vliegtuigen konden lopen. De datasets zullen op een later tijdstip worden vergeleken. De onderzoekers hebben tientallen sporen onderzocht, waarbij ze ervoor zorgden dat ook buurten met een economisch achtergestelde bevolkingsgroep en buurten met grotere kleurpopulaties werden opgenomen. Deze regio’s worden vaak geconfronteerd met onevenredige luchtvervuiling, maar hun gegevens zijn schaars.

“Hopelijk hebben we betere modellen en betere voorspellingen op straatniveau”, zegt Yoshira Ornelas van Horn, hoogleraar milieugezondheid aan Columbia University en een andere TEMPO-medewerker.

Het zal een paar maanden duren om alle gegevens te analyseren, maar de wandelingen zelf hebben al licht geworpen op de relatie tussen klimaatverandering en luchtkwaliteit. (Dr. Ramamurthy zei dat enkele lange uren wandelen midden in de zomer ‘verschrikkelijk’ waren.) Hogere temperaturen worden over het algemeen in verband gebracht met hogere niveaus van ozonvervuiling, en op de heetste bemonsteringsdag stegen de ozonwaarden boven de nationale normen die door de overheid waren vastgesteld. Dr. Godel wees naar de Environmental Protection Agency.

De gegevens van de TEMPO-satelliet zouden in het voorjaar van 2024 beschikbaar moeten zijn voor het grote publiek. In de tussentijd hebben meer dan 400 gebruikers, waaronder verschillende staats- en federale instanties, zich aangemeld als ‘vroege gebruikers’.

Onderzoekers van het Mount Sinai Health System in New York zijn van plan de TEMPO-gegevens te gebruiken om te bestuderen hoe luchtverontreinigende stoffen de astmasymptomen bij kinderen beïnvloeden. Het Connecticut Office van de Air Department is van plan de gegevens te gebruiken om de bron van de ongewoon hoge ozonvervuiling van de staat te onderzoeken.

Dr. Ornelas Van Horn hoopt dat het onderzoek van deze zomer besluitvormers de informatie zal verschaffen die nodig is om iets te doen aan de onopgeloste luchtkwaliteitsproblemen van het land. “We zijn het er allemaal over eens dat luchtvervuiling slecht is”, zei ze.