Mira alrededor. ¿Puedes ver el aire? ¿No?

Afortunadamente, muchos de los satélites de observación de la Tierra de la NASA pueden ver lo que el ojo humano no puede ver, incluidos los contaminantes potencialmente dañinos que permanecen en el aire que respiramos. Desde el punto de vista del espacio, Estos satélites nos ayudan a medir y rastrear la contaminación del aire a medida que se mueve alrededor del mundo y han contribuido significativamente a nuestra búsqueda de un aire más limpio durante décadas.

Cuando hablamos de "contaminación del aire, "Nos referimos a sustancias químicas o partículas en la atmósfera que se sabe que tienen efectos negativos en la salud de los seres humanos. La Ley de Aire Limpio de 1970 estableció una legislación que requiere el seguimiento de seis de esos contaminantes:dióxido de nitrógeno (NO2), ozono a nivel del suelo, monóxido de carbono, materia particulada (motas microscópicas de material sólido o líquido en el aire), dióxido de azufre, y liderar. Los instrumentos satelitales miden todos estos, excepto el plomo.

La NASA ha estado involucrada en el estudio de la calidad del aire durante décadas desde el espacio y con sensores terrestres, la creación de una serie temporal de registros de datos globales fundamentales para comprender los impactos y las causas de la contaminación del aire y para ayudar a diseñar soluciones. Este artículo destaca algunos de los muchos proyectos en curso y planificados para los próximos años.

Medido en el espacio, Usado en la Tierra

Al analizar los datos espaciales, Una cosa está muy clara:reducir las emisiones de las actividades humanas puede tener un efecto profundo en la calidad del aire.

La reciente respuesta a gran escala de China a la pandemia de COVID-19, que incluía cuarentenas y limitaciones a las actividades industriales y los viajes, es un ejemplo particularmente vívido de esto. Los datos de los instrumentos del Aura de la NASA y los satélites Sentinel-5 de la Agencia Espacial Europea mostraron una disminución significativa en el dióxido de nitrógeno (NO2), un gas nocivo emitido por las centrales eléctricas. instalaciones industriales y vehículos de motor, en gran parte del país durante ese tiempo.

La pandemia presenta un caso de uso único para las observaciones de la Tierra desde el espacio; sin embargo, Los datos de calidad del aire derivados de satélites tienen aplicaciones en una amplia gama de disciplinas. Ahí es donde el programa de aplicaciones Salud y Calidad del Aire de la NASA demuestra su valor. El programa crea asociaciones invaluables con otras agencias, industria y organizaciones sin fines de lucro para facilitar el uso de estos datos en la resolución de problemas del mundo real.

"Financiamos un proyecto dirigido por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para asimilar las observaciones de la Tierra de la NASA en su sistema" AirNow ", "dijo el director del programa John Haynes.

El sistema AirNow es la plataforma de la EPA para la distribución nacional, informes y pronósticos de la calidad del aire en tiempo real. Las mediciones provienen principalmente de miles de estaciones de monitoreo en tierra en los Estados Unidos, México, y Canadá; sin embargo, esas estaciones de monitoreo en tierra no lo abarcan todo.

"Los monitores terrestres cubren una buena parte de EE. UU., especialmente alrededor de áreas metropolitanas. Pero hay grandes secciones del país que no tienen estaciones de monitoreo, ", dijo Haynes." Al introducir observaciones de profundidad óptica de aerosoles satelitales del instrumento MODIS, también podemos medir esas áreas, lo que nos permite formarnos una imagen más precisa de cómo se distribuye la contaminación del aire, y específicamente las partículas finas, en todo el país y cómo cambia con el tiempo ".

Al incorporar datos del Instrumento de Monitoreo de Ozono (OMI), una contribución holandesa-finlandesa a la misión del satélite Aura de la NASA, la EPA y la NASA también pudieron identificar una caída significativa en el NO2 durante los últimos 15 años en los Estados Unidos, evidencia de que las regulaciones implementadas por la Ley de Aire Limpio hace 50 años, regulaciones sobre el consumo de combustible de los vehículos, un cambio hacia combustibles más limpios, y así sucesivamente, son, Por supuesto, laboral.

"Hemos podido demostrar que desde 2004, Los niveles de NO2 han bajado hasta un 50% dependiendo de qué área metropolitana estemos hablando. De hecho, el aire en los Estados Unidos es ahora el más limpio que ha estado en la era industrial moderna, "Dijo Haynes.

Conectando los puntos (de datos)

Con la abundancia de datos que llegan (hay docenas de satélites de observación de la Tierra actualmente en órbita), uno de los mayores desafíos es conectar a las partes interesadas con las "herramientas" o conjuntos de datos adecuados para lo que están tratando de lograr. y en algunos casos, enseñándoles cómo incorporar este tipo de datos en su planificación.

"Para abordar este asunto, nuestro equipo ha desarrollado un sitio web donde ayudamos a los usuarios a navegar por todos estos recursos, desde alguien que nunca antes ha utilizado datos satelitales hasta partes interesadas más avanzadas que buscan tomar mejores decisiones e informar al público sobre cuestiones de calidad del aire, "dice Tracey Holloway, líder del Equipo de Ciencias Aplicadas de Salud y Calidad del Aire (HAQAST) financiado por la NASA, un grupo de científicos de calidad del aire y salud pública de oficinas gubernamentales y universidades de todo el país.

Incendios forestales en California, por ejemplo, han causado problemas de calidad del aire en los últimos años. Un equipo de tigres de HAQAST pudo analizar las emisiones y desarrollar nuevos métodos para usar los datos existentes de los instrumentos VIIRS y MODIS para ayudar al estado de California en su comprensión y cuantificación de las emisiones. HAQAST también ayudó a obtener datos de satélites más nuevos como GOES-16 en manos del estado.

Según el informe Global Burden of Disease, la contaminación del aire es la principal causa ambiental de mortalidad, una estadística de la que muchos en el sector de la salud pública son muy conscientes. Y la disponibilidad de observaciones satelitales está cambiando el diálogo a su alrededor.

"Solo dentro de la comunidad de la salud, Hemos observado la tendencia creciente de colaboraciones de investigación que unen la experiencia a través de disciplinas de salud ambiental. A medida que continuamos capacitando al personal sanitario mundial, debemos identificar los conjuntos de habilidades que pueden preparar a la fuerza laboral para gestionar los riesgos emergentes del futuro. Por ejemplo, un conjunto de habilidades es el conocimiento y el uso de fuentes de datos innovadoras, incluidos los datos satelitales, ya sea que apliquen datos con fines de investigación o interpreten los hallazgos para actividades de extensión educativa, "dijo Helena Chapman, gerente asociado del programa de aplicaciones de Salud y Calidad del Aire de la NASA.

Holloway agrega, "La abundancia de datos satelitales en este momento es asombrosa. Solo en los últimos 10 años, Ha sido notable la cantidad de agencias organizaciones sin fines de lucro, las ciudades y los estados han pasado de ni siquiera saber que los satélites podrían detectar la contaminación del aire a utilizar activamente los datos en sus operaciones diarias ".

Mirando hacia el futuro

Ahora, Nuestros satélites pueden medir una serie de sustancias químicas en el aire en los Estados Unidos y en todo el mundo a diario. Pero varias misiones programadas para lanzarse en los próximos años podrán hacerlo aún mejor.

Por ejemplo, La misión Emisiones troposféricas:Monitoreo de la contaminación (TEMPO) está diseñada para medir varios contaminantes diferentes, incluidos el NO2 y el ozono, en los Estados Unidos durante todas las horas del día. TEMPO brindará a los científicos la capacidad de ver cómo cambian las fuentes y concentraciones de contaminación a lo largo del día. Parte de una constelación internacional de satélites similares que incluye el Espectrómetro de Monitoreo del Medio Ambiente Geoestacionario (GEMS) de Corea del Sur, y Sentinel-4 de la Agencia Espacial Europea, TEMPO está programado para lanzarse en 2022.

La misión Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA), también programado para lanzarse a principios de la década de 2020, mejorará nuestra comprensión de la materia particulada, esas pequeñas, partículas microscópicas que permanecen en el aire, con especial atención a las grandes áreas metropolitanas. Datos como este ayudarán a la comunidad de la salud a comprender mejor la conexión entre los contaminantes en aerosol y los problemas de salud, incluidos los resultados adversos del parto y las enfermedades cardiovasculares.

"MAIA nos permitirá estudiar estos aerosoles en detalle, díganos qué tan grandes son y cuántos de ellos están en esa categoría muy pequeña que es más dañina para la salud humana, "dijo Barry Lefer, científico del programa de composición troposférica de la NASA. "También podremos comprender mejor de qué están hechas las partículas, lo que nos llevará a su origen (como los gases de escape de los automóviles, por ejemplo)".

Incluso más lejos en el futuro, las posibilidades son muchas.

"Me encantaría ver un futuro en el que los datos de observación de la Tierra en tiempo real estén disponibles de manera fluida y continua para todos, desde la órbita hasta la palma de su mano, ", dijo Haynes." Permitiría a cualquiera tomar decisiones rápidas con respecto a la calidad del aire y su salud ".