La riga superiore delle immagini mostra ogni regione nel 2005, che aveva abbondanti NOx nelle aree urbane dove le emissioni umane sono elevate, portando a sistemi in cui la formazione di ozono era controllata da quantità di COV. Poiché i controlli sull'inquinamento sono stati messi in atto sulle emissioni di NOx, entro il 2015, i sistemi in Europa, gli Stati Uniti, e le aree urbane dell'Asia orientale sono state limitate da NOx, il che significa che ulteriori controlli sugli NOx aiuterebbero a ridurre la formazione di ozono. Con la crescita industriale dell'ultimo decennio, i risultati in Cina al di fuori delle principali città mostrano un aumento delle aree che passano al controllo delle quantità di COV. Credito:NASA
L'inquinamento da ozono vicino alla superficie terrestre è uno degli ingredienti principali dello smog estivo. Inoltre non è direttamente misurabile dallo spazio a causa dell'abbondanza di ozono più alta nell'atmosfera, che oscura le misurazioni dell'ozono superficiale. Una nuova ricerca finanziata dalla NASA ha escogitato un modo per utilizzare le misurazioni satellitari dei gas precursori che contribuiscono alla formazione dell'ozono per differenziare tra tre diversi insiemi di condizioni che portano alla sua produzione. Queste osservazioni possono anche aiutare i gestori della qualità dell'aria a valutare gli approcci più efficaci ai programmi di riduzione delle emissioni che miglioreranno la qualità dell'aria.
A differenza della sua presenza in alta quota, dove l'ozono funge da protezione solare della Terra dalle dannose radiazioni ultraviolette, a bassa quota, l'ozono è un pericolo per la salute che contribuisce a problemi respiratori come l'asma e la bronchite. Si forma attraverso complesse reazioni chimiche avviate dalla luce solare e che coinvolgono due tipi di gas, composti organici volatili (VOC) e ossidi di azoto (NOx). Entrambi sono rappresentati nello studio da un gas principale di ogni tipo, la formaldeide VOC e l'NO2, che sono misurabili dallo spazio dallo strumento di monitoraggio dell'ozono olandese-finlandese a bordo del satellite Aura della NASA, lanciato nel 2004.
"Stiamo usando i dati satellitari per analizzare la chimica dell'ozono dallo spazio, " ha detto l'autore principale Xiaomeng Jin al Lamont-Doherty Earth Observatory presso la Columbia University di Palisades, New York. La loro ricerca è stata pubblicata in Journal of Geophysical Research:Atmospheres , una pubblicazione dell'American Geophysical Union.
Con una combinazione di modelli al computer e osservazioni spaziali, lei e i suoi colleghi hanno usato le concentrazioni delle molecole precursori dell'ozono per dedurre se la produzione di ozono aumenta di più in presenza di NOx, COV, o un mix dei due, per una data località. Le loro regioni di studio si sono concentrate sul Nord America, Europa e Asia orientale durante i mesi estivi, quando l'abbondante luce solare innesca i più alti tassi di formazione di ozono. Per comprendere il loro impatto sulla formazione di ozono, Jin e il suo team hanno studiato se VOC o NOx fosse l'ingrediente che più limitava la formazione di ozono. Se si riducono le emissioni di quella molecola, quindi la formazione di ozono sarà ridotta, informazioni critiche per i gestori della qualità dell'aria.
"Ci stiamo chiedendo, "Se potessi ridurre i COV o gli NOx, quale mi farà ottenere il miglior rapporto qualità-prezzo in termini di quantità di ozono che possiamo impedire che si formi nella bassa atmosfera?'", ha detto il co-autore e chimico atmosferico Arlene Fiore a Lamont-Doherty, che è anche membro del team di scienze applicate della salute e della qualità dell'aria della NASA che ha parzialmente finanziato questo lavoro e promuove la collaborazione tra scienziati e responsabili della qualità dell'aria.
I risultati mostrano che le città del Nord America, Europa e Asia orientale, sono più spesso VOC-limited o in uno stato di transizione tra VOC e NOx-limited. Inoltre, il record di dati di 12 anni delle osservazioni satellitari mostra che le circostanze di un luogo possono cambiare. Ad esempio, nel 2005 la produzione di ozono di New York durante la stagione calda è stata limitata dai COV, ma entro il 2015 era passato a un sistema di NOx limitato a causa delle ridotte emissioni di NOx derivanti dai controlli posti in essere sia a livello regionale che nazionale. Questa transizione significa che le future riduzioni di NOx probabilmente ridurranno ulteriormente la produzione di ozono, disse Jin.
I composti organici volatili si trovano naturalmente in grandi quantità, sprigionato da alcune piante, comprese alcune specie arboree. Possono anche derivare da fumi di vernice, prodotti per la pulizia, e pesticidi, e sono un sottoprodotto della combustione di combustibili fossili nelle fabbriche e nelle automobili. Gli ossidi di azoto sono un sottoprodotto della combustione di combustibili fossili e sono abbondanti nelle città, prodotto da centrali elettriche, fabbriche, e automobili. Poiché i COV hanno una grande fonte naturale durante l'estate negli Stati Uniti orientali, Per esempio, I piani di riduzione delle emissioni negli ultimi due decenni in questa regione si sono concentrati su NOx, che è in gran parte prodotto dalle attività umane.
I metodi spaziali per il monitoraggio della chimica dell'ozono completano le misurazioni basate sulla superficie effettuate dalle agenzie di gestione della qualità dell'aria. La vista dallo spazio offre una copertura coerente di ampie aree, e fornisce dati per le regioni che potrebbero non avere stazioni di terra.
