Per la prima volta, scienziati, utilizzando i dati del satellite Copernicus Sentinel-5P, sono ora in grado di rilevare i pennacchi di biossido di azoto provenienti da singole navi dallo spazio. Questa immagine mostra i modelli di emissione di biossido di azoto in rosso scuro sul Mar Mediterraneo centrale il 2 luglio 2018. Credito:contiene dati Copernicus Sentinel modificati (2018), elaborato da Georgoulias et al.
Per la prima volta, scienziati, utilizzando i dati del satellite Copernicus Sentinel-5P, sono ora in grado di rilevare i pennacchi di biossido di azoto provenienti da singole navi dallo spazio.
Il trasporto marittimo ha un impatto diretto sulla qualità dell'aria in molte città costiere. Le navi commerciali e le navi bruciano carburante per produrre energia ed emettono diversi tipi di inquinamento atmosferico come sottoprodotto, provocando il degrado della qualità dell'aria. Uno studio precedente ha stimato che le emissioni dei trasporti marittimi sono globalmente responsabili di circa 400.000 morti premature dovute a cancro ai polmoni e malattie cardiovascolari, e 14 milioni di casi di asma infantile ogni anno.
Per questa ragione, nell'ultimo decennio, sono in corso sforzi per sviluppare regolamenti sulle emissioni delle spedizioni internazionali. Da gennaio 2020, il contenuto massimo di anidride solforosa dei combustibili per navi è stato globalmente ridotto allo 0,5% (dal 3,5%) nel tentativo di ridurre l'inquinamento atmosferico e proteggere la salute e l'ambiente. Si prevede che nei prossimi anni verranno limitate anche le emissioni di biossido di azoto provenienti dalle navi.
Il monitoraggio delle navi per conformarsi a questi regolamenti è ancora un problema irrisolto. L'oceano aperto copre vaste aree, con capacità limitate o nulle di eseguire controlli locali. Qui è dove i satelliti, come il satellite Copernicus Sentinel-5P, tornare utile.
Per la prima volta, scienziati, utilizzando i dati del satellite Copernicus Sentinel-5P, sono ora in grado di rilevare i pennacchi di biossido di azoto provenienti da singole navi dallo spazio. L'immagine mostra i modelli di biossido di azoto in condizioni di osservazione del riflesso del sole, così come campi eolici di 10 metri dalle analisi del modello operativo ECMWF, e le posizioni delle navi AIS delle ultime tre ore prima, e fino a, Tempo di cavalcavia di Sentinel-5P. I colori magenta scuro vengono utilizzati per le posizioni dell'imbarcazione vicine al tempo di passaggio del satellite e colori magenta più luminosi per le posizioni precedenti dell'imbarcazione. L'immagine B è un esempio delle posizioni AIS originali (punti) e delle posizioni dei pennacchi spostati dal vento (croci) di una nave (Nave 6) al momento del cavalcavia di TROPOMI. L'immagine C è la stessa dell'immagine A ma per le posizioni proiettate dei pennacchi spostati dal vento delle 40 navi con una lunghezza maggiore di 200 m. Le navi sono numerate in base ai loro livelli di biossido di azoto. I colori magenta scuro vengono utilizzati per i pennacchi delle navi emessi in prossimità del tempo di passaggio del satellite e i colori magenta più luminosi per i pennacchi delle navi precedenti. Credito:contiene dati Copernicus Sentinel modificati (2018), elaborato da Georgoulias et al.
Fino a poco tempo fa, le misurazioni satellitari dovevano essere aggregate e calcolate in media su mesi o addirittura anni per scoprire le rotte di navigazione, limitare l'uso dei dati satellitari per il controllo e l'applicazione della regolamentazione. Si poteva vedere solo l'effetto combinato di tutte le navi, e solo lungo le rotte di navigazione più trafficate.
In un recente documento, un team internazionale di scienziati del Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), Università di Wageningen, l'Ispettorato dell'Ambiente e dei Trasporti del Ministero delle Infrastrutture e della Gestione delle Acque, l'Università Aristotele di Salonicco e la Nanjing University of Information Science &Technology, hanno ora scoperto modelli in dati satellitari "sun glint" precedentemente inutilizzati sull'oceano che assomigliano molto ai pennacchi di emissione delle navi.
Il bagliore del sole si verifica quando la luce solare si riflette sulla superficie dell'oceano con la stessa angolazione con cui la vede un sensore satellitare. Poiché le superfici dell'acqua sono irregolari e irregolari, la luce del sole è dispersa in direzioni diverse, lasciando strisce sfocate di luce nei dati.
Gli algoritmi dei satelliti tendono a scambiare superfici così luminose per nuvolosità, ed è per questo, per molto tempo, il riflesso del sole era considerato un fastidio nelle misurazioni satellitari. Differenziare le nuvole da altre superfici riflettenti luminose come la neve, le nuvole o persino il bagliore del sole sulla superficie dell'oceano si sono rivelati difficili, fino ad ora.
Schema di scintillio solare come visto nei dati satellitari del satellite VIIRS il 2 luglio 2018. Le macchie scure nel mezzo del riflesso solare sono luoghi in cui la superficie del mare è quasi piatta (assenza di onde di vento) e agisce come un vero specchio, in tal caso l'effetto riflesso del sole scompare. Credito:NASA
In uno studio pubblicato lo scorso anno, gli scienziati sono stati in grado di differenziare la neve e il ghiaccio dalle nuvole misurando l'altezza della nuvola e confrontandola con l'elevazione della superficie. Se l'altezza della nuvola risulta essere sufficientemente vicina alla superficie, può essere considerato sia neve che ghiaccio, piuttosto che la copertura nuvolosa.
Quando si applica lo stesso metodo per il riflesso del sole sugli oceani, il team è stato in grado di identificare e attribuire facilmente le emissioni delle singole navi nelle misurazioni quotidiane di Sentinel-5P.
Aris Georgoulias, dell'Università di Salonicco, commentato, "Combinando queste misurazioni con le informazioni sulla posizione della nave, e tenendo conto dell'effetto del vento che soffia i pennacchi di emissione lontano dai fumaioli delle navi, potremmo dimostrare che queste strutture combaciavano quasi perfettamente con i binari della nave".
"Per adesso, solo le navi più grandi, o più navi che viaggiano in convoglio, sono visibili nelle misurazioni satellitari, " ha aggiunto Jos de Laat, di KNMI. "Tracce di navi di piccole dimensioni mai allineate con queste strutture a pennacchio di emissione, a meno che le loro tracce non incrociassero le tracce di navi più grandi o di grandi rotte di navigazione, o una piccola nave ha viaggiato in una rotta di navigazione trafficata."
Claus Zehner, Il responsabile della missione Sentinel-5P dell'ESA, commentato, "Riteniamo che questi nuovi risultati dimostrino interessanti possibilità per il monitoraggio delle emissioni delle navi a sostegno della regolamentazione ambientale dallo spazio. Future missioni satellitari pianificate con una migliore risoluzione spaziale, ad esempio i satelliti per il monitoraggio dell'anidride carbonica antropogenica Copernicus, dovrebbe consentire una migliore caratterizzazione dei pennacchi di emissione di biossido di azoto delle navi e, possibilmente, rilevamento di pennacchi di navi più piccole."
