Отслеживание качества воздуха с высоты

Несмотря на значительное улучшение качества воздуха в стране за последние десятилетия, около 40% американцев (127 миллионов человек) живут в округах, где уровни загрязнения регулярно превышают национальные стандарты качества воздуха, установленные Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Большинство наиболее загрязненных территорий находятся в Калифорнии, но и другие регионы не застрахованы. Например, участок трассы I-95 между Балтимором и Вашингтоном входит в топ-20 самых задымленных мегаполисов страны.

В июле к этому вредному для здоровья загрязнению присоединится 117-футовый исследовательский самолет NASA P-3B, выполняющий спиральные облеты над шестью наземными станциями в Мэриленде. Это часть месячной полевой кампании DISCOVER-AQ, целью которой является улучшение спутниковых измерений загрязнения воздуха. «Мы пытаемся заполнить пробел в знаниях, который серьезно ограничивает наши возможности мониторинга загрязнения воздуха со спутников», — заявил главный исследователь кампании Джеймс Кроуфорд из Исследовательского центра Лэнгли NASA.

Основная проблема для спутников заключается в различении загрязнения у поверхности и в более высоких слоях атмосферы. Измерения с самолетов в сочетании с наземными данными дают ключевую перспективу для решения этой задачи. В течение июля запланировано 12–14 полетов двух основных самолетов. Четырехмоторный турбовинтовой P-3B, несущий девять научных приборов, будет летать по спиральным траекториям над шестью станциями, опускаясь с высоты около 15 500 футов до 1000 футов. Меньший самолет UC-12 будет работать на высоте около 26 000 футов, измеряя частицы и газы «взглядом» сверху, подобно спутнику. Третий самолет, Cessna Университета Мэриленда, также примет участие в кампании.

Июльские полеты — это первый этап более широкой пятилетней кампании, которая в последующие годы переместится в Хьюстон и другие загрязненные регионы. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, загрязнение воздуха ежегодно вызывает около двух миллионов преждевременных смертей в мире. Спутники, такие как инструмент OMI на спутнике NASA Aura, пытаются отслеживать основные загрязнители более десяти лет, но сталкиваются с трудностями в точном измерении приземного воздуха, которым дышат люди. Расхождения между оценками диоксида азота у поверхности по данным OMI и наземными измерениями могут достигать 30–50%.

Кампания DISCOVER-AQ поможет исследователям создать трехмерную картину распределения и перемещения загрязняющих веществ в атмосфере в течение дня. Массив наземных инструментов, управляемых NASA, EPA, Департаментом окружающей среды Мэриленда, Университетом Говарда и Университетом штата Пенсильвания, предоставит критически важные данные. «Не один инструмент самый важный — именно их комбинация делает эту кампанию ценной», — отметила Дженнифер Хейнс из Департамента окружающей среды Мэриленда.

Собранные данные будут использованы для улучшения измерений с существующих спутников и для помощи в планировании будущих миссий NASA по мониторингу качества воздуха. Будущие спутники могут сыграть ключевую роль в помощи сообществам в достижении национальных стандартов качества воздуха. Несмотря на общее снижение уровня озона и PM2.5, многие районы, включая весь регион Балтимор/Вашингтон, все еще часто фиксируют превышения стандартов EPA. За последние пять лет в Мэриленде стандарты по озону превышались в среднем 36 дней в году, а по PM2.5 — 10 дней в году.