Tras la pista de un asesino global nebuloso

Steve Cole,

Sede de la NASA

Naves espaciales que orbitan la tierra pueden proporcionar vistas globales del reflujo y el flujo de diferentes tipos de contaminación del aire, pero consiguiendo en la escala local donde la gente vive y respira puede ser un desafío. Este mapa muestra las concentraciones de dióxido de nitrógeno en la atmósfera más baja detectada por el instrumento de monitoreo de ozono a bordo el satélite Aura. Crédito: NASA.

Por más de tres décadas, la NASA ha centrado sus habilidades espaciales y ciencia chuletas tipo CSI en un escurridizo asesino mundial. Este mes, esa búsqueda nos lleva a Asia oriental. En pocos años, parte hacia la luna.

Nos estamos acercando.

Contaminación del aire causa un aproximadamente 152.000 muertes al año en las Américas y más de 2 millones de muertes en el Pacífico occidental, según las Naciones Unidas. Algunas partes del mundo tienen una vista detallada de la calidad del aire local de redes de sensores de suelo y pronóstico de los modelos que generan alertas públicas. Pero para gran parte del mundo este tipo de información y advertencia no están disponibles.

El espacio ofrece una tentadora solución global.

La nave espacial orbitando la Tierra cientos o miles de millas lejos con instrumentos para rastrear contaminantes – modo tiempo satélites ver nubes y tormentas – podría beneficiar a personas en el mundo. Y si los científicos tenían la realidad mundial sobre contaminación del aire podrían mejor desentrañar el flujo y reflujo complejo y mezcla de contaminantes de diversas fuentes, habría una base científica más sólida para estrategias inteligentes para reducir la contaminación del aire.

La NASA y otros spacefarers están trabajando hacia ese futuro, pero no es un trabajo sencillo.

La NASA tomó sus primeros pasos para la composición de la atmósfera de la Tierra en la década de 1970, capitalizando su éxito construyendo satélites meteorológicos y explorar las atmósferas de Venus y Marte. El desafío ambiental que condujo la Agencia fue el adelgazamiento de la capa de ozono protectora de la Tierra en la estratosfera.

Detección de señales claras de agotamiento del ozono han resultado extremadamente difícil. Exigió medidas sólida de cantidades diminutas sobre una década o más para observar una tendencia y mediciones ultra sensibles para determinar la causa.

Para abordar el problema, la NASA ha construido una infraestructura de rigurosa ciencia interna para desarrollar nuevos sensores de espacio, volar experimentos aire directamente del ambiente, realizar trabajo de laboratorio y comparación de datos de instrumentos basado en el espacio y la tierra y desarrollar modelos computacionales. Esta inversión pagada, y con nuevas medidas en el espacio los científicos ahora pueden ver los primeros signos de la cicatrización de la capa de ozono.

Pero la contaminación del aire en la parte inferior de la atmósfera donde la gente vive y respira de sondeo fue un problema más difícil. Ozono, por ejemplo, un contaminante nocivo, es menos de una décima parte como abundante en la superficie como en la estratosfera que nos protege de los rayos ultravioletas del Sol. La NASA de los instrumentos del satélite ha utilizado más para estudiar ozono mire hacia abajo a través de millas de atmósfera y registrar la cantidad total de ozono en toda la columna de aire por debajo de por debajo, pero no detectan ese ozono es exactamente donde.

Los científicos no pueden detectar directamente gases de contaminación y las partículas con sus instrumentos del espacio. La mayoría de los sensores trabaja tomando en un espectro mezclado de luz dispersada o absorbida cuando la luz del Sol interactúa con las moléculas y partículas. Cada contaminante tiene una huella única "espectral" que científicos se burlan de la sopa atmosférica con algoritmos que ajustar continuamente.

A partir de la década de 1990, la NASA comenzó a producir una gran cantidad de datos de calidad del aire global de los sofisticados sensores de espacio nuevos. Con el lanzamiento de la flota del sistema de observación de la Tierra de satélites múltiples instrumentos diseñados para una amplia gama de Ciencias de la Tierra, los científicos podrían documentar las tendencias regionales en monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, dióxido de azufre y partículas. Humaredas de contaminación de las ciudades y se veían incendios forestales movimiento viento a cientos de millas.

Satélites han documentado que producen los humanos y la contaminación atmosférica natural puede viajar un largo camino. Esta imagen de satélite de la NASA 2014 muestra un río largo de polvo de empuje (parte inferior de la imagen) de África occidental a través del océano Atlántico. Crédito: NASA.

Científicos de la NASA continuaron a lidiar con las dificultades inherentes de hacer estas mediciones desde el espacio tan confiables como sea posible, patrocinando las redes globales de los sensores de tierra y campo aéreo elaborado experimentos tierra verdad los nuevos datos de satélite.

Desde la década de 2000, la NASA ha colaborado con profesionales de calidad de aire para poner estos datos vía satélite para proteger la salud pública.

La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos ahora rutinariamente incorpora estimaciones por satélite de partículas finas (PM 2.5) en la superficie en mapas de calidad de aire a nivel nacional para las áreas con escasa supervisión basada en la tierra. Utilizan los gerentes de calidad de aire Estado satélite de la NASA, datos aerotransportados y las ideas que producen sobre las condiciones de contaminación local para desarrollar pronósticos más precisos de calidad de aire local y alertas.

La NASA está tomando su búsqueda de este peligro para la salud global letal a un nuevo nivel con un trío de proyectos de ciencia y tecnología. El primero comienza la próxima semana en los cielos sobre Corea del sur.

Un estudio de campo conjunta por la NASA y la República de Corea se pasan unas seis semanas de recogida de datos de tres aviones, sitios, naves y satélites para avanzar en la capacidad para monitorear la contaminación del aire con mayor precisión desde el espacio de tierra. La península de Corea ofrece un robusto laboratorio natural para los científicos de calidad de aire con una mezcla de fuentes, incluyendo la gran ciudad de Seúl, contaminación volada a través de las fronteras, los fuegos estacionales y polvo del desierto.

Resultados de este estudio de calidad de aire de la U.S. Corea (KORUS-AQ) desempeñará un papel clave en el desarrollo de un nuevo sistema de observación internacional que se combina tierra y sensores basados en el espacio con modelos de computadora para proporcionar evaluaciones de calidad de aire mejorada.

Se está construyendo una constelación de sensores de última generación que ofrecen vistas sin precedentes de los contaminantes atmosféricos más importantes en todo el hemisferio norte y 22.000 millas sobre la tierra – una décima parte de la distancia a la luna-la órbita por la NASA, Corea del sur y la Agencia Espacial Europea.

La contribución de la NASA llamada TEMPO (emisión troposférica: monitoreo de la contaminación) recoger mediciones de contaminación del aire de hora en hora en América del norte desde una posición fija directamente sobre el hemisferio. La constelación internacional de tres sensores independientes está programada para estar en funcionamiento por 2022.

Apenas el mes pasado la NASA dio luz verde a una nueva misión espacial que se dirige a partículas en el aire cómo están dañando personas en las principales ciudades del mundo. El sensor de MAIA (sensor multi-ángulo para aerosoles) analiza los tamaños, composiciones y cantidades de contaminación de partículas de aire. Los científicos combinarán esa información con los registros de salud pública a investigar las conexiones entre la contaminación de partículas e impactos específicos de salud, como enfermedades cardiovasculares y respiratorias adversas y muertes prematuras.

El trabajo continúa en este gran desafío de llevar el punto de vista del espacio sobre la contaminación atmosférica global. Al ayudar a crear un sistema de medición más integral que combina el único punto de vista desde el espacio con las mediciones basadas en tierra, NASA está contribuyendo sus conocimientos a la mejora a largo plazo de la salud pública en el mundo de los efectos de la contaminación atmosférica.

Datos de satélite de la NASA indican que la capa de moléculas de ozono en la atmósfera superior se dirige lentamente hacia los niveles normales.

Crédito: NASA Goddard Space Flight Center.

Traducción: El Quelonio Volador