La fila superior de imágenes muestra cada región en 2005, que tenía abundante NOx en áreas urbanas donde las emisiones humanas son altas, conduciendo a sistemas donde la formación de ozono estaba controlada por cantidades de COV. A medida que se establecieron controles de contaminación sobre las emisiones de NOx, para 2015, los sistemas en Europa, los Estados Unidos, y las áreas urbanas de Asia oriental se vieron limitadas por NOx, lo que significa que un mayor control de los NOx ayudaría a reducir la formación de ozono. Con el crecimiento industrial de la última década, Los resultados en China fuera de las principales ciudades muestran un aumento en las áreas que pasan a ser controladas por cantidades de COV. Crédito:NASA
La contaminación por ozono cerca de la superficie de la Tierra es uno de los principales ingredientes del smog de verano. Tampoco se puede medir directamente desde el espacio debido a la abundancia de ozono en la atmósfera, que oscurece las mediciones del ozono superficial. Una nueva investigación financiada por la NASA ha ideado una forma de utilizar las mediciones satelitales de los gases precursores que contribuyen a la formación de ozono para diferenciar entre tres conjuntos diferentes de condiciones que conducen a su producción. Estas observaciones también pueden ayudar a los administradores de la calidad del aire a evaluar los enfoques más efectivos para los programas de reducción de emisiones que mejorarán la calidad del aire.
A diferencia de su presencia a gran altitud, donde el ozono actúa como protector solar de la Tierra frente a la dañina radiación ultravioleta, a bajas altitudes, El ozono es un peligro para la salud que contribuye a problemas respiratorios como el asma y la bronquitis. Se forma a través de reacciones químicas complejas iniciadas por la luz solar y que involucran dos tipos de gases, compuestos orgánicos volátiles (COV) y óxidos de nitrógeno (NOx). Ambos están representados en el estudio por un gas principal de cada tipo, el VOC formaldehído y NO2, que son medibles desde el espacio por el Instrumento de Monitoreo de Ozono Holandés-Finlandés a bordo del satélite Aura de la NASA, lanzado en 2004.
"Estamos usando datos satelitales para analizar la química del ozono desde el espacio, "dijo el autor principal Xiaomeng Jin en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty en la Universidad de Columbia en Palisades, Nueva York. Su investigación fue publicada en Journal of Geophysical Research:Atmósferas , una publicación de la American Geophysical Union.
Con una combinación de modelos informáticos y observaciones basadas en el espacio, ella y sus colegas utilizaron las concentraciones de las moléculas precursoras del ozono para inferir si la producción de ozono aumenta más en presencia de NOx, COV, o una mezcla de los dos, para una ubicación determinada. Sus regiones de estudio se centraron en América del Norte, Europa y Asia oriental durante los meses de verano, cuando la luz solar abundante desencadena las tasas más altas de formación de ozono. Para comprender su impacto en la formación de ozono, Jin y su equipo investigaron si VOC o NOx era el ingrediente que más limitaba la formación de ozono. Si se reducen las emisiones de esa molécula, entonces se reducirá la formación de ozono, información fundamental para los administradores de la calidad del aire.
"Estamos preguntando, 'Si pudiera reducir los COV o los NOx, ¿Cuál me va a sacar el mayor provecho de mi inversión en términos de la cantidad de ozono que podemos evitar que se forme en la atmósfera inferior? '", dijo la coautora y química atmosférica Arlene Fiore en Lamont-Doherty, quien también es miembro del Equipo de Ciencias Aplicadas de Salud y Calidad del Aire de la NASA que financió parcialmente este trabajo y fomenta la colaboración entre científicos y gerentes de calidad del aire.
Los hallazgos muestran que las ciudades de América del Norte, Europa y Asia oriental, son más a menudo limitados por COV o en un estado de transición entre COV y limitados por NOx. Además, el registro de datos de 12 años de observaciones satelitales muestra que las circunstancias de una ubicación pueden cambiar. Por ejemplo, en 2005, la producción de ozono de la ciudad de Nueva York durante la estación cálida estuvo limitada por los COV, pero para 2015 había hecho la transición a un sistema limitado en NOx debido a la reducción de las emisiones de NOx como resultado de los controles implementados tanto a nivel regional como nacional. Esta transición significa que las futuras reducciones de NOx probablemente disminuirán aún más la producción de ozono, dijo Jin.
Los compuestos orgánicos volátiles se encuentran en grandes cantidades de forma natural, emitido por algunas plantas, incluidas determinadas especies de árboles. También pueden provenir de vapores de pintura, productos de limpieza, y pesticidas, y son un subproducto de la quema de combustibles fósiles en fábricas y automóviles. Los óxidos de nitrógeno son un subproducto de la quema de combustibles fósiles y abundan en las ciudades. producido por centrales eléctricas, suerte, y coches. Debido a que los COV tienen una gran fuente natural durante el verano en el este de los Estados Unidos, por ejemplo, Los planes de reducción de emisiones de las últimas dos décadas en esta región se han centrado en NOx, que se produce abrumadoramente por actividades humanas.
Los métodos espaciales para el seguimiento de la química del ozono complementan las mediciones realizadas en la superficie por las agencias de gestión de la calidad del aire. La vista desde el espacio ofrece una cobertura consistente de áreas amplias, y proporciona datos para regiones que pueden no tener estaciones terrestres.
