NASA’s nieuwe luchtverontreinigingsatelliet zal elk uur updates geven

Toen wetenschappers deze zomer het instrument aan boord van een nieuwe satelliet aanzetten, kregen ze al snel een voorproefje van wat het eerste continue record van luchtvervuiling in het land zou kunnen zijn.

De satelliet zal boven Noord-Amerika worden gestationeerd en wetenschappers elk uur daglichtupdates geven over de luchtvervuiling in het hele land. Donderdag hebben onderzoekers hun eerste beelden vrijgegeven die veranderingen in de stikstofdioxidevervuiling in de Verenigde Staten in de loop van een dag laten zien.

“Het is heel opwindend om te zien dat het instrument werkt zoals verwacht”, zegt natuurkundige Xiang Liu, adjunct-directeur van het Center for Astrophysics, dat wordt gerund door de Harvard University en het Smithsonian Institution. Een satellietinstrument genaamd Tempo kan ook verschillende verontreinigende stoffen meten.

Tijdens een zomer met uitzonderlijk slechte luchtkwaliteit voor de Verenigde Staten bedekt de rook van bosbranden veel steden en regio’s. Maar zelfs vóór deze zomer hebben Amerikanen de afgelopen tien jaar te maken gehad met een achteruitgang van de luchtkwaliteit, sinds de invoering van de Clean Air Act in 1970. Het begon te stagneren.

Hoewel de luchtvervuiling in de loop der jaren is verbeterd, “leeft een derde van de Amerikanen nog steeds in ongezonde niveaus van luchtvervuiling”, zei dr. Liu.

Stikstofdioxide komt uit de verbranding van brandstof en creëert andere soorten verontreinigende stoffen door chemische reacties in de lucht. De beelden tonen duidelijke hotspots van het gas rond de grote steden, met hogere niveaus in de ochtend en avond als het verkeer druk is.

Naast het turen naar de aarde via de nieuwe satelliet, verspreidden wetenschappers zich in juli en augustus te voet en in onderzoeksvliegtuigen door het land in een strak gechoreografeerde poging om te begrijpen waarom de luchtkwaliteit niet meer verbetert.

Omdat verontreinigende stoffen snel duizenden kilometers door de lucht kunnen reizen, is het voor wetenschappers moeilijk om de grootste bronnen van vervuiling op nationale schaal aan te wijzen. De uurlijkse updates van Tempo zullen naar verwachting een “echte game changer” zijn door onderzoekers de mogelijkheid te geven luchtvervuiling vanaf de bron te volgen, zei Brian McDonald, een milieuingenieur bij de National Oceanic and Atmospheric Administration, die deze zomer het onderzoek met de satelliet coördineert. .

Autoverkeer is van oudsher een van de grootste veroorzakers van luchtvervuiling, maar strengere emissienormen voor motorvoertuigen hebben de vervuiling door autorijden verminderd. Tegelijkertijd is het relatieve belang van consumentenproducten en producten zoals verf en pesticiden die verontreinigende stoffen vrijgeven, bekend als vluchtige organische stoffen, toegenomen, legt dr. Macdonald uit.

Deze verbindingen reageren met stikstofdioxide in de lucht en vormen schadelijk ozon op leefniveau. Op sommige plaatsen hardnekkig hoog, vooral in de grote stedelijke gebieden in Californië en in het hele land. Terwijl de ozonlaag in de atmosfeer ons beschermt tegen kankerverwekkende UV-straling, kan ozon dichtbij de grond ademhalingsziekten zoals astma, bronchitis en emfyseem verergeren of veroorzaken.

Een ander hardnekkig probleem is dat fijne deeltjes gevormd door fijnstof in de bloedbaan terecht kunnen komen en in ernstige gevallen hart- en longziekten, beroertes en voortijdige sterfte kunnen veroorzaken. De vervuilende stof, ook bekend als PM2,5, begon in 2016 weer te stijgen na jaren van daling.

Volgens een onderzoek dat afgelopen najaar werd gepubliceerd, komen bosbranden steeds vaker voor en zijn ze heviger, omdat de klimaatverandering voor warmere en drogere omstandigheden zorgt.

Dat onderzoek was gebaseerd op een oudere 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 gaten tussen feitelijke waarnemingen op te vullen.

Dr. die zich niet bezighoudt met tempowerk. Burke verwacht gegevens per uur van de satelliet, die volgens hem ‘dichter bij video’ zullen liggen. “Hoe meer afbeeldingen je hebt, hoe gemakkelijker het is om de kaart in te vullen van waar de dingen vandaan komen”, voegde hij eraan toe.

TEMPO kan luchtvervuiling monitoren tot een resolutie van ongeveer vier vierkante kilometer. Dit is waar gecombineerde vluchten, autoritten en wandelingen deze zomer plaatsvinden.

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

Eén plek waar wetenschappers op lokaal niveau gegevens verzamelen is New York City. Zelfs steden die routinematig hun lucht in de gaten houden, beschikken niet over voldoende apparatuur om alle wijken te bestrijken. Dit is een probleem omdat de luchtverontreiniging binnen individuele steden of regio’s ongelijk verdeeld is.

Vanaf eind juli liepen een tiental onderzoekers onder leiding van NOAA’s Audrey Gaudel en Pratap Ramamurthy in paren door de stad, met een rugzak vol zoemende luchtkwaliteitssensoren. Bezoekers vroegen vaak of de wetenschappers gingen vissen vanwege de lange, dunne buizen die uit het peloton staken om luchtmonsters op te zuigen.

Elke dag volgde een collega de vliegroutes van NASA’s onderzoeksvliegtuigen en gaf updates op WhatsApp zodat trekkers onder de vliegtuigen konden lopen. Vervolgens worden de datasets met elkaar vergeleken. De onderzoekers namen meer dan een dozijn routes op, waarbij ze ervoor zorgden dat economisch achtergestelde buurten en buurten met een grote populatie gekleurde inwoners werden meegenomen. Deze regio’s hebben vaak te maken met onevenredige luchtvervuiling, maar beschikken over minder gegevens.

“We hopen op betere modellen en betere voorspellingen op straatniveau”, zegt Yoshira Ornelas Van Horn, hoogleraar milieugezondheid aan Columbia University en een andere medewerker van TEMPO.

Het zal maanden duren om alle gegevens te analyseren, maar ze hebben het verband tussen klimaatverandering en luchtkwaliteit al benadrukt. (Dr. Ramamurthy zei dat zelfs een paar uur wandelen midden in de zomer ‘verschrikkelijk’ is.) Hoge temperaturen worden over het algemeen geassocieerd met hoge niveaus van ozonvervuiling, en op de heetste monsterdag overschreden de ozonmetingen de nationale normen. Environmental Protection Agency, merkte Dr. Cowdell op.

Gegevens van de TEMPO-satelliet zouden in het voorjaar van 2024 voor het publiek beschikbaar moeten zijn. Ondertussen hebben meer dan 400 gebruikers, waaronder verschillende staats- en federale instanties, zich aangemeld als ‘early adopters’.

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 Air Management Bureau is van plan de gegevens te gebruiken om te onderzoeken waar de ongewoon hoge ozonvervuiling van de staat vandaan komt.

dr. Arnelus Van Horn hoopt dat het onderzoek van deze zomer beleidsmakers de informatie zal geven die ze nodig hebben om iets te doen aan de aanhoudende luchtkwaliteitsproblemen in het land. ‘We zijn het er allemaal over eens dat luchtvervuiling slecht is’, zei hij.