Detektering af forurening fra individuelle skibe fra rummet

For første gang, videnskabsmænd, ved hjælp af data fra Copernicus Sentinel-5P satellitten, er nu i stand til at detektere nitrogendioxidfaner fra individuelle skibe fra rummet.

Søtransport har en direkte indvirkning på luftkvaliteten i mange kystbyer. Kommercielle skibe og fartøjer brænder brændstof til energi og udsender flere typer luftforurening som et biprodukt, forårsager forringelse af luftkvaliteten. En tidligere undersøgelse vurderede, at emissioner fra skibsfart globalt set er ansvarlige for omkring 400.000 for tidlige dødsfald som følge af lungekræft og hjerte-kar-sygdomme. og 14 millioner børneastmatilfælde hvert år.

Af denne grund, i løbet af det seneste årti, bestræbelser på at udvikle internationale emissionsbestemmelser for skibsfart har været i gang. Siden januar 2020, det maksimale indhold af svovldioxid i skibsbrændstoffer blev globalt set reduceret til 0,5 % (ned fra 3,5 %) i et forsøg på at reducere luftforurening og beskytte sundhed og miljø. Det forventes, at udledningen af ​​nitrogendioxid fra skibsfarten også vil blive begrænset i de kommende år.

Overvågning af skibe for at overholde disse regler er stadig et uløst problem. Det åbne hav dækker store områder, med begrænset eller ingen kapacitet til at udføre lokal kontrol. Det er her satellitter, såsom Copernicus Sentinel-5P satellitten, komme til nytte.

Indtil for nylig, satellitmålinger skulle aggregeres og gennemsnittet over måneder eller endda år for at opdage sejlruter, begrænsning af brugen af ​​satellitdata til reguleringskontrol og håndhævelse. Kun den kombinerede effekt af alle skibe kunne ses, og kun langs de mest befærdede sejlruter.

I en nylig avis, et internationalt hold af forskere fra Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), Wageningen Universitet, Inspektoratet for menneskelig miljø og transport under ministeriet for infrastruktur og vandforvaltning, Aristoteles University of Thessaloniki og Nanjing University of Information Science &Technology, har nu opdaget mønstre i tidligere ubrugte 'solglimt'-satellitdata over havet, der i høj grad minder om skibe-emissionsfaner.

Solglimt opstår, når sollys reflekteres fra havets overflade i samme vinkel, som en satellitsensor ser på det. Da vandoverflader er uregelmæssige og ujævne, sollyset er spredt i forskellige retninger, efterlader slørede lysstriber i dataene.

Satellitalgoritmer har en tendens til at forveksle sådanne lyse overflader med uklarhed, det er derfor, i lang tid, solglimt blev betragtet som en gene ved satellitmålinger. At skelne skyer fra andre lyse reflekterende overflader såsom sne, skyer eller endda solglimt over havoverfladen har vist sig vanskeligt – indtil nu.

I en undersøgelse offentliggjort sidste år, forskere var i stand til at skelne sne og is fra skyer ved at måle skyens højde og sammenligne den med overfladehøjden. Hvis skyens højde viser sig at være tilstrækkelig tæt på overfladen, det kan betragtes som enten sne eller is, i stedet for skydække.

Når du anvender den samme metode til solglimt over oceaner, holdet var i stand til nemt at identificere og tilskrive emissioner fra individuelle skibe i daglige Sentinel-5P-målinger.

Aris Georgoulias, fra University of Thessaloniki, kommenterede, "Ved at kombinere disse målinger med oplysninger om skibets placering, og under hensyntagen til effekten af, at vinden blæser emissionsfaner væk fra skibsrøgstabler, vi kunne vise, at disse strukturer næsten matchede skibssporene."

"For nu, kun de største skibe, eller flere skibe, der sejler i konvoj, er synlige i satellitmålingerne, " tilføjede Jos de Laat, fra KNMI. "Skibsspor fra små skibe var aldrig på linje med disse emissionsfanestrukturer, medmindre deres spor krydsede sporet af større skibe eller store sejlruter, eller et lille skib sejlede i en travl sejlrute."

Claus Zehner, ESA's Sentinel-5P Mission Manager, kommenterede, "Vi mener, at disse nye resultater viser spændende muligheder for overvågning af skibsemissioner til støtte for miljøregulering fra rummet. Fremtidige planlagte satellitmissioner med forbedret rumlig opløsning, for eksempel Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring satellitter, bør give mulighed for en bedre karakterisering af nitrogendioxidemissioner fra skibe og eventuelt, påvisning af mindre skibsfaner."