Fantastisk luftkvalitet til De Store Søer

Luftkvalitetsplanlægningsbureauer i USA's Great Lakes-region inkluderer nu NASA-satellitdata i høj opløsning og jordobservationer i næsten realtid i deres vurderinger af ozonforurening. Det er meget vanskeligt at skabe modeller, der præcist forudsiger den komplekse sø- og landbrise langs Lake Michigans kystlinje, men det er også afgørende for at forstå, hvordan ozonforurening cirkulerer i regionen.

Det unikke vejr ved Lake Michigans kystlinje kan skabe lommer af høje niveauer af jordnær ozon. Dette luftforurenende stof er skabt af emissioner fra biler, lastbiler, fossile brændstofkraftværker og andre kilder. Det overvåges også af lokale og føderale regulatorer, som kræver, at stater "opnår" eller opfylder føderale luftkvalitetsstandarder.

"Vores medlemslande står over for adskillige ikke-opnåede områder i denne region, der overtræder føderale ozonstandarder," sagde Zac Adelman, lederen af ​​LakeMichiganAir Directors Consortium (LADCO). "Dette system er operationelt, og vi bruger det fra et politisk synspunkt nu - vi implementerer aktivt de modelsystemer, der er udviklet gennem dette projekt for at simulere afbødningsindsatsen og informere staternes opnåelsesstrategier."

For at sikre, at de rigtige data kom i de rigtige hænder og i det rigtige format, arbejdede dette NASA-finansierede projekt sammen med LADCO og Wisconsin Department of Natural Resources (WDNR) for at skabe et modelleringsværktøj, der inkorporerer satellitdata i ozonovervågningsindsatsen. Adelman sagde, at dette er vigtigt for at forbedre tilliden til politiske beslutninger for at sænke ozonforureningen. Data kommer fra kilder som NASA og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

"Vi testede mange forskellige overfladedatasæt fra NASA og NOAA for at finde ud af, hvordan vi kan kombinere dem for at producere det mest nøjagtige estimat af meteorologiske forhold, der påvirker disse ozonkoncentrationer," sagde Jason Otkin, hovedefterforsker for projektet og en associeret videnskabsmand ved Space Science and Engineering Center ved University of Wisconsin-Madison.

"Det er virkelig spændende at se, hvordan LADCO har kørt med disse ressourcer, og hvordan de har været så engageret gennem hele processen," sagde Otkin.

LADCOs Adelman var enig. "Dette projekt hjalp os virkelig med at tilføje værdi til de meteorologiske og luftkvalitetsmodeller, vi bruger til at understøtte beslutningerne i staterne, hvilket gjorde det nemmere for os at hjælpe vores medlemslande med at vurdere ozonniveauer og opfylde føderale forureningsstandarder," sagde Adelman.

Ud over vind og vejr giver NASA andre jordobservationer, der påvirker det komplekse miljø omkring De Store Søer. Disse omfatter højopløselige data om jordfugtighed og temperatur fra NASA's Land Information System og Short-term Prediction Research and Transition Center (SPoRT), som inkorporerer data fra NASA's Soil Moisture Active Passive (SMAP) mission og NOAA-kilder såsom GOES-serien af satellitter. Holdet inkorporerer også søoverfladetemperatur og vegetationsdata fra Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) instrument ombord på det fælles NASA-NOAA Suomi National Polar-Orbiting Partnership (Suomi NPP) og Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) ombord på NASA's Terra og Aqua satellitter.

For at evaluere effektiviteten af ​​disse komplekse computermodeller i De Store Søers regioner byggede NASAs sundheds- og luftkvalitetsprojekthold på tidligere arbejde i området, herunder en undersøgelse fra 2017 med fokus på lokal ozon-luftkvalitet nær Lake Michigan, og en nylig kampagne for at kortlægge ozon-hotspots omkring De Store Søer.

Ved at bruge dette synspunkt fra oven arbejdede projektteamet også sammen med lokale luftkvalitetspartnere hos LADCO for at køre deres model for at forbedre nøjagtigheden af ​​simuleringer - og dermed tillade mere præcise handlingsmålinger.

"Tidligere lavede LADCO luftkvalitetssimuleringer med Environmental Protection Agency i 12 kilometers opløsning," sagde Brad Pierce, et medlem af projektteamet. "Vi var i stand til at forbedre denne opløsning ved at bringe den op på 1,3 kilometer og øge nøjagtigheden af ​​simuleringerne med mere end 30 %."

Ved at arbejde direkte med slutbrugerne har teamet været i stand til aktivt at forfine modelleringsprocessen, da LADCO afprøver disse kort i realtid. Otkin og hans team har månedlige tekniske opkald med LADCO og kvartalsvise opkald med WDNR for at foretage yderligere justeringer af systemet nu, hvor det er i drift.

"De mest effektive partnerskaber er dem, hvor du ikke bare kaster noget over hegnet," sagde Pierce, "men du arbejder med brugeren, inkorporerer deres feedback og faktisk giver dem et fuldt operationelt værktøj, der virkelig er skræddersyet til deres behov. Det var det, vi var i stand til at gøre her - LADCO har været en lige så aktiv deltager, som vi har gjort med hensyn til forskningen, en reel partner."

Resultaterne betyder, at LADCOs medlemslande kan planlægge mere selvsikkert strategier for at overholde føderale ozonstandarder i de kommende år, sagde Adelman. Han tilføjede, at LADCO's medlemslande regner med de mere nøjagtige estimater fra NASAs jordobservationer for, hvornår deres formelle planer om at tackle ozon og opfylde statsspecifikke luftkvalitetsmål skal afleveres til Environmental Protection Agency i 2023. + Udforsk yderligere

Forskere konvergerer for at studere ozon, et atmosfærisk mysterium nær Lake Michigan