Hvordan NASA hjælper verden med at trække vejret lettere

Kig omkring. Kan du se luften? Ingen?

Heldigvis mange af NASAs jordobservatoriske satellitter kan se, hvad det menneskelige øje ikke kan-herunder potentielt skadelige forurenende stoffer, der dvæler i den luft, vi indånder. Fra rummets udsigtspunkt, disse satellitter hjælper os med at måle og spore luftforurening, når den bevæger sig rundt om i verden og har bidraget væsentligt til vores årtiers lange søgen efter renere luft.

Når vi taler om "luftforurening, "vi refererer til kemikalier eller partikler i atmosfæren, der vides at have negative sundhedsmæssige virkninger på mennesker. Clean Air Act fra 1970 fastlagde lovgivning, der kræver sporing af seks af disse forurenende stoffer - nitrogendioxid (NO2), ozon på jorden carbonmonoxid, partikler (mikroskopiske pletter af fast eller flydende materiale i luften), Svovldioxid, og bly. Satellitinstrumenter måler alle disse undtagen bly.

NASA har været involveret i undersøgelsen af ​​luftkvalitet i årtier fra rummet og med jordsensorer, oprette en tidsserie med globale dataregistre, der er kritiske for at forstå virkningerne og årsagerne til luftforurening og for at hjælpe med at designe løsninger. Denne artikel belyser et par af de mange projekter, der er i gang nu og planlagt for de kommende år.

Målt i rummet, Brugt på Jorden

Ved analyse af rumfødte data, én ting er helt klart - at reducere emissioner fra menneskelige aktiviteter kan have en dybtgående effekt på luftkvaliteten.

Kinas seneste store reaktion på COVID-19-pandemien, som omfattede karantæner og begrænsninger for industrielle aktiviteter og rejser, er et særligt levende eksempel på dette. Data fra instrumenter på NASAs Aura og European Space Agency's Sentinel-5 satellitter viste et betydeligt fald i nitrogendioxid (NO2)-en skadelig gas, der udsendes af kraftværker, industrielle faciliteter og motorkøretøjer - over store dele af landet i løbet af den tid.

Pandemien præsenterer en unik brugstilfælde til mellemrumsobservationer på jorden; imidlertid, satellit-afledte luftkvalitetsdata har applikationer på tværs af en lang række discipliner. Det er her NASA's program for sundhed og luftkvalitet demonstrerer dens værdi. Programmet bygger uvurderlige partnerskaber med andre agenturer, industri og nonprofitorganisationer for at lette brugen af ​​disse data til løsning af problemer i den virkelige verden.

"Vi finansierede et projekt ledet af Environmental Protection Agency (EPA) for at assimilere NASA Jordobservationer i deres" AirNow "-system, "sagde programchef John Haynes.

AirNow -systemet er EPA's platform for distribution af nationale, realtidsrapporter og prognoser for luftkvalitet. Målingerne kommer primært fra tusinder af overvågningsstationer på jorden i hele USA, Mexico, og Canada; imidlertid, disse jordovervågningsstationer er ikke altomfattende.

"Jordmonitorerne dækker en god del af USA, især omkring storbyområder. Men der er store dele af landet, der ikke har overvågningsstationer, "sagde Haynes." Ved at indføre satellit -aerosoloptiske dybdeobservationer fra MODIS -instrumentet, vi kan også måle disse områder, som giver os mulighed for at danne et mere præcist billede af, hvordan luftforurening - og specifikt fine partikler - fordeles over hele landet, og hvordan den ændrer sig over tid. "

Ved at inkorporere data fra Ozone Monitoring Instrument (OMI), et hollandsk-finsk bidrag til NASAs Aura-satellitmission, EPA og NASA var også i stand til at identificere et betydeligt fald i NO2 i løbet af de sidste 15 år i USA - bevis for, at forskrifter blev indført ved Clean Air Act for 50 år siden - regler for bilens gasmiljø, et skift til renere brændstoffer, og så videre - er, Ja, arbejder.

"Vi har kunnet vise det siden 2004, NO2 -niveauer er faldet så meget som 50% afhængigt af hvilket hovedstadsområde vi taler om. Faktisk, luften i USA er nu den reneste, den har været i den moderne industritid, "Sagde Haynes.

Tilslutning af (data) prikker

Med overflod af data, der kommer ind-der er snesevis af jordobservationssatellitter, der i øjeblikket kører i kredsløb-er en af ​​de største udfordringer at forbinde interessenter med de rigtige "værktøjer" eller datasæt til det, de forsøger at opnå, og i nogle tilfælde, lære dem, hvordan man inkorporerer denne type data i deres planlægning.

"For at løse dette problem, vores team har udviklet et websted, hvor vi hjælper brugerne med at navigere i alle disse ressourcer, fra en person, der aldrig rigtig har brugt satellitdata før, til mere avancerede interessenter, der ønsker at træffe bedre beslutninger og informere offentligheden om spørgsmål om luftkvalitet, "siger Tracey Holloway, leder af NASA-finansieret Health and Air Quality Applied Sciences Team (HAQAST), en gruppe af luftkvalitets- og folkesundhedsforskere fra regeringskontorer og universiteter i hele landet.

Skovbrande i Californien, for eksempel, har forårsaget bekymringer for luftkvaliteten i de seneste år. Et HAQAST -tigerteam var i stand til at se på emissioner og udvikle nye metoder til at bruge eksisterende data fra VIIRS- og MODIS -instrumenterne til at støtte staten Californien i dens forståelse og kvantificering af emissioner. HAQAST hjalp også med at få data fra nyere satellitter som GOES-16 i statens hænder.

Ifølge rapporten Global Burden of Disease, luftforurening er den førende miljømæssige årsag til dødelighed - en statistik, som mange i den offentlige sundhedssektor godt ved. Og tilgængeligheden af ​​satellitobservationer ændrer dialogen omkring det.

"Bare inden for sundhedsfællesskabet, vi har observeret den voksende tendens til forskningssamarbejde, der bygger bro mellem ekspertise på tværs af miljøsundhedsdiscipliner. Når vi fortsætter med at uddanne den globale sundhedsstyrke, vi skal identificere de færdigheder, der kan forberede arbejdsstyrken til at håndtere fremtidens nye risici. For eksempel, et færdighedssæt er viden og brug af innovative datakilder - herunder satellitdata - uanset om de anvender data til forskningsformål eller fortolker fund for uddannelsesmæssige opsøgende aktiviteter, "sagde Helena Chapman, associeret programchef for NASA Health and Air Quality -applikationer.

Holloway tilføjer, "Overfladen af ​​satellitdata lige nu er fantastisk. Bare i de sidste 10 år har det har været bemærkelsesværdigt, hvor mange bureauer, nonprofitorganisationer, byer og stater er gået fra ikke engang at vide, at satellitter kunne opdage luftforurening til aktivt at bruge dataene i deres daglige drift. "

Ser frem til

Lige nu, vores satellitter kan dagligt måle et antal kemikalier i luften over USA og globalt. Men flere missioner, der er planlagt til at starte i de næste par år, vil kunne gøre det endnu bedre.

For eksempel, Tropospheric Emissions:Monitoring Pollution (TEMPO) mission er designet til at måle flere forskellige forurenende stoffer - herunder NO2 og ozon - over USA i hver dagslys time. TEMPO vil give forskere mulighed for at se, hvordan forureningskilder og koncentrationer ændres i løbet af et døgn. En del af en international konstellation af lignende satellitter, der omfatter Sydkoreas Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS), og European Space Agency's Sentinel-4, TEMPO forventes lanceret i 2022.

Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA) mission, også planlagt til lancering i begyndelsen af ​​2020'erne, vil forbedre vores forståelse af partikler - de små, mikroskopiske partikler hængende i luften - med særlig fokus på store storbyområder. Data som denne vil hjælpe sundhedsfællesskabet med bedre at forstå sammenhængen mellem aerosolforurenende stoffer og sundhedsproblemer, herunder negative fødselsresultater og hjerte -kar -sygdomme.

"MAIA giver os mulighed for at studere disse aerosoler i detaljer, fortæl os, hvor store de er, og hvor mange af dem er i den meget lille kategori, der er mest skadelig for menneskers sundhed, "sagde Barry Lefer, programforsker for NASA's Tropospheric Composition -program. "Vi vil også være bedre i stand til at forstå, hvad partiklerne er lavet af, som vil føre os til, hvor de kom fra (f.eks. Automatisk udstødning)."

Endnu længere frem i tiden, mulighederne er mange.

"Jeg ville elske at se en fremtid, hvor jordobservationsdata i realtid problemfrit og kontinuerligt er tilgængelige for alle-fra kredsløb til din håndflade, "sagde Haynes." Det ville give enhver mulighed for hurtigt at træffe beslutninger vedrørende luftkvalitet og deres helbred. "