Guardati intorno. Riesci a vedere l'aria? No?

Per fortuna, molti dei satelliti di osservazione della Terra della NASA possono vedere ciò che l'occhio umano non può vedere, compresi gli inquinanti potenzialmente dannosi che persistono nell'aria che respiriamo. Dal punto di vista dello spazio, questi satelliti ci aiutano a misurare e monitorare l'inquinamento atmosferico mentre si sposta in tutto il mondo e hanno contribuito in modo significativo alla nostra ricerca decennale di un'aria più pulita.

Quando si parla di "inquinamento atmosferico, " ci riferiamo a sostanze chimiche o particelle nell'atmosfera che sono note per avere effetti negativi sulla salute degli esseri umani. Il Clean Air Act del 1970 ha stabilito una legislazione che richiede il monitoraggio di sei di questi inquinanti:il biossido di azoto (NO2), ozono troposferico, monossido di carbonio, particolato (macchie microscopiche di materiale solido o liquido nell'aria), diossido di zolfo, e piombo. Gli strumenti satellitari li stanno misurando tutti tranne il piombo.

La NASA è impegnata da decenni nello studio della qualità dell'aria dallo spazio e con sensori da terra, creare una serie temporale di record di dati globali fondamentali per comprendere gli impatti e le cause dell'inquinamento atmosferico e per aiutare a progettare soluzioni. Questo articolo mette in evidenza alcuni dei tanti progetti in corso ora e pianificati per gli anni a venire.

misurato nello spazio, Usato sulla Terra

Nell'analizzare i dati spaziali, una cosa è abbondantemente chiara:la riduzione delle emissioni delle attività umane può avere un profondo effetto sulla qualità dell'aria.

La recente risposta su larga scala della Cina alla pandemia di COVID-19, che includeva quarantene e limitazioni alle attività industriali e ai viaggi, ne è un esempio particolarmente vivido. I dati degli strumenti sui satelliti Aura della NASA e Sentinel-5 dell'Agenzia spaziale europea hanno mostrato una significativa diminuzione del biossido di azoto (NO2), un gas nocivo emesso dalle centrali elettriche, impianti industriali e veicoli a motore, in gran parte del paese in quel periodo.

La pandemia presenta un caso d'uso unico per le osservazioni spaziali della Terra; però, i dati sulla qualità dell'aria derivati ​​dal satellite hanno applicazioni in un'ampia gamma di discipline. È qui che il programma di applicazioni per la salute e la qualità dell'aria della NASA dimostra il suo valore. Il programma costruisce preziose collaborazioni con altre agenzie, l'industria e le organizzazioni non profit per facilitare l'uso di questi dati nella risoluzione dei problemi del mondo reale.

"Abbiamo finanziato un progetto guidato dall'Environmental Protection Agency (EPA) per assimilare le osservazioni della Terra della NASA nel loro sistema "AirNow", ", ha affermato il responsabile del programma John Haynes.

Il sistema AirNow è la piattaforma dell'EPA per la distribuzione nazionale, report e previsioni sulla qualità dell'aria in tempo reale. Le misurazioni provengono principalmente da migliaia di stazioni di monitoraggio a terra negli Stati Uniti, Messico, e Canada; però, quelle stazioni di monitoraggio a terra non sono onnicomprensive.

"I monitor a terra coprono buona parte degli Stati Uniti, soprattutto intorno alle aree metropolitane. Ma ci sono ampie zone del paese che non hanno stazioni di monitoraggio, "ha detto Haynes. "Introducendo osservazioni ottiche di profondità dell'aerosol satellitare dallo strumento MODIS, possiamo misurare anche quelle aree, che ci consente di formare un'immagine più accurata di come l'inquinamento atmosferico, e in particolare il particolato fine, è distribuito in tutto il paese e come cambia nel tempo".

Incorporando i dati dello strumento di monitoraggio dell'ozono (OMI), un contributo olandese-finlandese alla missione satellitare Aura della NASA, l'EPA e la NASA sono stati anche in grado di identificare un calo significativo di NO2 negli ultimi 15 anni negli Stati Uniti - prova che i regolamenti messi in atto dal Clean Air Act 50 anni fa - regolamenti sul chilometraggio del gas dei veicoli, un passaggio a combustibili più puliti, e così via, sono, infatti, Lavorando.

"Siamo stati in grado di dimostrare che dal 2004, I livelli di NO2 sono scesi fino al 50% a seconda dell'area metropolitana di cui stiamo parlando. Infatti, l'aria negli Stati Uniti è ora la più pulita che sia stata nell'era industriale moderna, "ha detto Haynes.

Collegamento dei punti (dati)

Con l'abbondanza di dati in arrivo - ci sono dozzine di satelliti per l'osservazione della Terra attualmente in orbita - una delle maggiori sfide è connettere le parti interessate con gli "strumenti" o set di dati giusti per ciò che stanno cercando di realizzare, e in alcuni casi, insegnando loro come incorporare questo tipo di dati nella loro pianificazione.

"Per affrontare questo problema, il nostro team ha sviluppato un sito Web in cui aiutiamo gli utenti a navigare in tutte queste risorse, da qualcuno che non ha mai realmente utilizzato i dati satellitari prima d'ora a parti interessate più avanzate che cercano di prendere decisioni migliori e informare il pubblico sui problemi della qualità dell'aria, "dice Tracey Holloway, leader del team di scienze applicate per la salute e la qualità dell'aria (HAQAST) finanziato dalla NASA, un gruppo di scienziati della qualità dell'aria e della salute pubblica provenienti da uffici governativi e università in tutto il paese.

Incendi in California, Per esempio, hanno causato problemi di qualità dell'aria negli ultimi anni. Un team di tigri HAQAST è stato in grado di esaminare le emissioni e sviluppare nuovi metodi per utilizzare i dati esistenti degli strumenti VIIRS e MODIS per supportare lo stato della California nella sua comprensione e quantificazione delle emissioni. HAQAST ha anche aiutato a portare i dati dai nuovi satelliti come GOES-16 nelle mani dello stato.

Secondo il rapporto Global Burden of Disease, l'inquinamento atmosferico è la principale causa ambientale di mortalità, una statistica di cui molti nel settore della sanità pubblica sono ben consapevoli. E la disponibilità di osservazioni satellitari sta cambiando il dialogo intorno ad essa.

"Proprio all'interno della comunità sanitaria, abbiamo osservato la crescente tendenza delle collaborazioni di ricerca che collegano le competenze tra le discipline della salute ambientale. Mentre continuiamo a formare la forza lavoro sanitaria globale, dobbiamo identificare le competenze che possono preparare la forza lavoro a gestire i rischi emergenti del futuro. Per esempio, un set di competenze è la conoscenza e l'uso di fonti di dati innovative, compresi i dati satellitari, indipendentemente dal fatto che applichino i dati a scopi di ricerca o interpretino i risultati per attività di divulgazione educativa, "ha detto Helena Chapman, responsabile del programma associato delle applicazioni della NASA per la salute e la qualità dell'aria.

Holloway aggiunge, "L'abbondanza di dati satellitari in questo momento è sorprendente. Solo negli ultimi 10 anni, è stato notevole quante agenzie, non profit, città e stati sono passati dal non sapere nemmeno che i satelliti potrebbero rilevare l'inquinamento atmosferico all'utilizzo attivo dei dati nelle loro operazioni quotidiane".

Guardando avanti

Proprio adesso, i nostri satelliti possono misurare un numero di sostanze chimiche nell'aria negli Stati Uniti e nel mondo su base giornaliera. Ma diverse missioni programmate per il lancio nei prossimi anni potranno fare ancora meglio.

Per esempio, la missione Emissioni troposferiche:monitoraggio dell'inquinamento (TEMPO) è progettata per misurare diversi inquinanti, inclusi NO2 e ozono, negli Stati Uniti durante ogni ora diurna. TEMPO darà agli scienziati la possibilità di vedere come cambiano le fonti e le concentrazioni di inquinamento nel corso di una giornata. Parte di una costellazione internazionale di satelliti simili che include il Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS) della Corea del Sud, e Sentinel-4 dell'Agenzia spaziale europea, Il lancio di TEMPO è previsto per il 2022.

La missione Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA), anche previsto per il lancio nei primi anni 2020, migliorerà la nostra comprensione del particolato, quelli minuscoli, particelle microscopiche che indugiano nell'aria, con particolare attenzione alle grandi aree metropolitane. Dati come questi aiuteranno la comunità sanitaria a comprendere meglio la connessione tra gli inquinanti dell'aerosol e i problemi di salute, compresi gli esiti negativi del parto e le malattie cardiovascolari.

"MAIA ci permetterà di studiare in dettaglio questi aerosol, dicci quanto sono grandi e quanti sono in quella piccolissima categoria che è più dannosa per la salute umana, "ha detto Barry Lefer, scienziato del programma di composizione troposferica della NASA. "Saremo anche in grado di capire meglio di cosa sono fatte le particelle che ci porteranno da dove sono venute (come ad esempio lo scarico automatico)."

Ancora più in futuro, le possibilità sono molte.

"Mi piacerebbe vedere un futuro in cui i dati di osservazione della Terra in tempo reale siano disponibili per tutti senza soluzione di continuità e continuamente, dall'orbita al palmo della tua mano, "Ha detto Haynes. "Consentirebbe a chiunque di prendere decisioni rapide in merito alla qualità dell'aria e alla propria salute".