NASA satellit sporer ozonforurening ved at overvåge dets nøgleingredienser

Ozonforurening nær Jordens overflade er en af ​​hovedingredienserne i sommersmoggen. Det er heller ikke direkte målbart fra rummet på grund af overfloden af ​​ozon højere i atmosfæren, som slører målinger af overfladeozon. Ny NASA-finansieret forskning har udtænkt en måde at bruge satellitmålinger af de forstadiegasser, der bidrager til ozondannelse, til at skelne mellem tre forskellige sæt forhold, der fører til dens produktion. Disse observationer kan også hjælpe luftkvalitetsforvaltere med at vurdere de mest effektive tilgange til emissionsreduktionsprogrammer, der vil forbedre luftkvaliteten.

I modsætning til dets tilstedeværelse i stor højde, hvor ozon fungerer som Jordens solcreme mod skadelig ultraviolet stråling, i lave højder, ozon er en sundhedsfare, der bidrager til luftvejsproblemer som astma og bronkitis. Det dannes gennem komplekse kemiske reaktioner initieret af sollys og involverer to typer gasser, flygtige organiske forbindelser (VOC) og nitrogenoxider (NOx). Begge er repræsenteret i undersøgelsen af ​​en større gas af hver type, VOC formaldehyd og NO2, som kan måles fra rummet af det hollandsk-finske ozonovervågningsinstrument ombord på NASAs Aura-satellit, lanceret i 2004.

"Vi bruger satellitdata til at analysere kemien af ​​ozon fra rummet, " sagde hovedforfatter Xiaomeng Jin ved Lamont-Doherty Earth Observatory ved Columbia University i Palisades, New York. Deres forskning blev offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Atmosfærer , en udgivelse af American Geophysical Union.

Med en kombination af computermodeller og rumbaserede observationer, hun og hendes kolleger brugte koncentrationerne af ozons precursor-molekyler til at konkludere, om ozonproduktionen stiger mere i nærvær af NOx, VOC'er, eller en blanding af de to, for et givet sted. Deres undersøgelsesregioner fokuserede på Nordamerika, Europa og Østasien i sommermånederne, når rigeligt sollys udløser de højeste hastigheder af ozondannelse. For at forstå deres indvirkning på ozondannelse, Jin og hendes team undersøgte, om VOC eller NOx var den ingrediens, der mest begrænsede ozondannelsen. Hvis emissionerne af det molekyle reduceres, så vil ozondannelsen blive reduceret – kritisk information til luftkvalitetsledere.

"Vi spørger, 'Hvis jeg kunne reducere enten VOC'er eller NOx, hvilken af ​​dem vil give mig det største valuta for pengene i forhold til mængden af ​​ozon, som vi kan forhindre i at blive dannet i den lavere atmosfære?'" sagde medforfatter og atmosfærisk kemiker Arlene Fiore ved Lamont-Doherty, som også er medlem af NASA's Health and Air Quality Applied Sciences Team, der delvist finansierede dette arbejde og fremmer samarbejde mellem videnskabsmænd og luftkvalitetsledere.

Resultaterne viser, at byer i Nordamerika, Europa og Østasien, er oftere VOC-begrænsede eller i en overgangstilstand mellem VOC og NOx-begrænsede. Ud over, den 12-årige dataregistrering af satellitobservationer viser, at et steds omstændigheder kan ændre sig. For eksempel, i 2005 blev New York Citys ozonproduktion i den varme årstid begrænset af VOC'er, men i 2015 var det overgået til et NOx-begrænset system på grund af reducerede NOx-emissioner som følge af kontroller, der blev indført på både regionalt og nationalt plan. Denne overgang betyder, at fremtidige NOx-reduktioner sandsynligvis vil reducere ozonproduktionen yderligere, sagde Jin.

Flygtige organiske forbindelser forekommer naturligt i store mængder, afgivet af nogle planter, herunder visse træarter. De kan også opstå fra malingsdampe, rengøringsprodukter, og pesticider, og er et biprodukt af afbrænding af fossile brændstoffer i fabrikker og biler. Nitrogenoxider er et biprodukt fra afbrænding af fossile brændstoffer og er rigeligt i byer, produceret af kraftværker, fabrikker, og biler. Fordi VOC'er har en stor naturlig kilde om sommeren over det østlige USA, for eksempel, emissionsreduktionsplaner i de sidste to årtier i denne region har fokuseret på NOx, som i overvejende grad er produceret af menneskelige aktiviteter.

Rumbaserede metoder til overvågning af ozonkemi supplerer overfladebaserede målinger foretaget af luftkvalitetsforvaltningsorganer. Udsigten fra rummet giver ensartet dækning af brede områder, og leverer data for regioner, der muligvis ikke har jordstationer.