سيوفر القمر الصناعي الجديد لتلوث الهواء التابع لناسا تحديثات كل ساعة

عندما قام العلماء بتشغيل الأداة على متن قمر صناعي جديد هذا الصيف، سرعان ما حصلوا على معاينة لما يمكن أن يكون أول سجل مستمر لتلوث الهواء في البلاد.

سيتمركز القمر الصناعي فوق أمريكا الشمالية وسيزود العلماء بتحديثات نهارية كل ساعة حول تلوث الهواء في جميع أنحاء البلاد. أصدر الباحثون يوم الخميس صورهم الأولى التي تظهر التغيرات في تلوث ثاني أكسيد النيتروجين في الولايات المتحدة على مدار يوم واحد.

وقال الفيزيائي شيانغ ليو، نائب مدير مركز الفيزياء الفلكية، الذي تديره جامعة هارفارد ومعهد سميثسونيان: “من المثير للغاية أن نرى الأداة تعمل كما هو متوقع”. يمكن لأداة الأقمار الصناعية التي تسمى Tempo أيضًا قياس العديد من الملوثات.

خلال فصل الصيف الذي يتسم بسوء نوعية الهواء بشكل استثنائي في الولايات المتحدة، يغطي الدخان الناتج عن حرائق الغابات العديد من المدن والمناطق. ولكن حتى قبل هذا الصيف، شهد الأميركيون انخفاضا في جودة الهواء على مدى العقد الماضي، منذ إقرار قانون الهواء النظيف في عام 1970. لقد بدأت في الهضبة.

وقال الدكتور ليو إنه على الرغم من تحسن تلوث الهواء على مر السنين، إلا أن “ثلث الأمريكيين ما زالوا يعيشون في مستويات غير صحية من تلوث الهواء”.

يأتي ثاني أكسيد النيتروجين من حرق الوقود ويخلق أنواعًا أخرى من الملوثات من خلال التفاعلات الكيميائية في الهواء. وتُظهر الصور نقاطًا ساخنة واضحة للغاز حول المدن الكبرى، مع مستويات أعلى في الصباح والمساء عندما تكون حركة المرور كثيفة.

بالإضافة إلى النظر إلى الأرض من خلال القمر الصناعي الجديد، انتشر العلماء في جميع أنحاء البلاد سيرًا على الأقدام وعلى متن طائرات بحثية في شهري يوليو وأغسطس في جهد محكم لفهم سبب عدم تحسن جودة الهواء بعد الآن.

ونظرًا لأن الملوثات يمكن أن تنتقل بسرعة لآلاف الأميال عبر الهواء، فمن الصعب على العلماء تحديد أكبر مصادر التلوث على المستوى الوطني. وقال بريان ماكدونالد، مهندس البيئة في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الذي ينسق الأبحاث مع القمر الصناعي هذا الصيف، إنه من المتوقع أن تكون تحديثات تيمبو كل ساعة بمثابة “تغيير حقيقي لقواعد اللعبة” في منح الباحثين القدرة على تتبع تلوث الهواء من مصدره. .

تاريخياً، كانت حركة السيارات أحد أكبر المساهمين في تلوث الهواء، لكن معايير الانبعاثات الأكثر صرامة للمركبات الآلية قللت من التلوث الناتج عن القيادة. وأوضح الدكتور ماكدونالد أنه في الوقت نفسه، زادت الأهمية النسبية للمنتجات الاستهلاكية والمنتجات مثل الدهانات والمبيدات الحشرية التي تطلق الملوثات المعروفة بالمركبات العضوية المتطايرة.

تتفاعل هذه المركبات مع ثاني أكسيد النيتروجين الموجود في الهواء لتكوين الأوزون الضار على مستوى الأرض. ارتفاع عنيد في بعض الأماكن، وخاصة في المناطق الحضرية الكبرى في ولاية كاليفورنيا وفي جميع أنحاء البلاد. في حين أن طبقة الأوزون الموجودة في الغلاف الجوي تحمينا من الأشعة فوق البنفسجية المسببة للسرطان، فإن الأوزون القريب من الأرض يمكن أن يتفاقم أو يسبب أمراض الجهاز التنفسي مثل الربو والتهاب الشعب الهوائية وانتفاخ الرئة.

والمشكلة المستمرة الأخرى هي أن الجسيمات الدقيقة التي تتكون من الجسيمات يمكن أن تدخل مجرى الدم وتسبب أمراض القلب والرئة والسكتة الدماغية والوفاة المبكرة في الحالات الشديدة. بدأ هذا الملوث، المعروف أيضًا باسم PM2.5، في الارتفاع مرة أخرى في عام 2016 بعد عدة سنوات من الانخفاض.

وفقا لدراسة نشرت في الخريف الماضي، أصبحت حرائق الغابات أكثر تواترا وشدة لأن تغير المناخ يخلق ظروفا أكثر سخونة وجفافا.

وقال مارشال بيرك، أستاذ السياسة البيئية بجامعة ستانفورد وأحد مؤلفي الدراسة، إن هذا البحث اعتمد على قمر صناعي قديم يوفر قياسات يومية. ويعتمد هو وزملاؤه حاليًا بشكل كبير على نماذج حاسوبية لكيفية تحرك الملوثات مع الرياح لملء الفجوات بين الملاحظات الفعلية.

الدكتور الذي لا يشارك في العمل الإيقاعي. ويتوقع بيرك الحصول على بيانات كل ساعة من القمر الصناعي، والتي قال إنها ستكون “أقرب إلى الفيديو”. وأضاف: “كلما زاد عدد الصور التي لديك، أصبح من الأسهل ملء خريطة مصدر الأشياء”.

يمكن لـ TEMPO مراقبة تلوث الهواء بدقة تبلغ حوالي أربعة أميال مربعة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الرحلات الجوية والقيادة والمشي المشتركة في هذا الصيف.

وقالت تريسي هولواي، أستاذة تحليل وسياسات الطاقة بجامعة ويسكونسن ماديسون التي تدرس جودة الهواء ولكنها لم تشارك في المشروع: “إن البيانات المستمدة من هذه الحملات الميدانية تعمل بمثابة حلقة فخ” لأداة القمر الصناعي.

أحد الأماكن التي يجمع فيها العلماء البيانات على المستوى المحلي هي مدينة نيويورك. وحتى المدن التي تراقب هوائها بشكل روتيني لا تملك المعدات الكافية لتغطية جميع الأحياء. وهذه مشكلة لأنه داخل المدن أو المناطق الفردية، يتم توزيع تلوث الهواء بشكل غير متساو.

ابتداءً من أواخر شهر يوليو، سار عشرات الباحثين بقيادة أودري جودل وبراتاب رامامورثي من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) في أزواج حول المدينة، حاملين حقيبة ظهر مليئة بأجهزة استشعار جودة الهواء. كثيرًا ما يتساءل الزائرون عما إذا كان العلماء سيذهبون للصيد بسبب الأنابيب الطويلة الرفيعة التي تبرز من العبوة لامتصاص عينات الهواء.

كل يوم، كان أحد الزملاء يتتبع مسارات طيران طائرات الأبحاث التابعة لناسا ويقدم تحديثات على تطبيق WhatsApp حتى يتمكن المتنزهون من المشي أسفل الطائرات. ثم تتم مقارنة مجموعات البيانات. قام الباحثون بتضمين أكثر من اثني عشر طريقًا، مع التأكد من تضمين الأحياء المحرومة اقتصاديًا والأحياء التي بها أعداد كبيرة من السكان ذوي البشرة الملونة. غالبًا ما تواجه هذه المناطق تلوثًا غير متناسب للهواء ولكن لديها بيانات أقل.

وقال يوشيرا أورنيلاس فان هورن، أستاذ الصحة البيئية بجامعة كولومبيا ومتعاون آخر مع TEMPO: “نأمل أن يكون لدينا نماذج أفضل وتنبؤات أفضل على مستوى الشارع”.

سيستغرق تحليل جميع البيانات شهورًا، لكنها سلطت الضوء بالفعل على العلاقة بين تغير المناخ وجودة الهواء. (قال الدكتور رامامورثي إنه حتى بضع ساعات من المشي في ذروة الصيف يعد أمرًا “مريعًا”.) ترتبط درجات الحرارة المرتفعة عمومًا بمستويات عالية من تلوث الأوزون، وفي يوم العينة الأكثر سخونة، تجاوزت قراءات الأوزون المعايير الوطنية. وأشار الدكتور كاوديل إلى وكالة حماية البيئة.

يجب أن تكون البيانات الصادرة عن القمر الصناعي TEMPO متاحة للجمهور في ربيع عام 2024. وفي الوقت نفسه، قام أكثر من 400 مستخدم، بما في ذلك العديد من الوكالات الحكومية والفدرالية، بالتسجيل باعتبارهم “مستخدمين مبكرين”.

يخطط الباحثون في نظام ماونت سيناي الصحي في نيويورك لاستخدام بيانات TEMPO لدراسة كيفية تأثير ملوثات الهواء على أعراض الربو لدى الأطفال. يخطط مكتب إدارة الهواء في ولاية كونيتيكت لاستخدام البيانات للتحقيق في مصدر تلوث الأوزون المرتفع بشكل غير عادي في الولاية.

دكتور. يأمل أرنيلوس فان هورن أن يوفر بحث هذا الصيف لصانعي السياسات المعلومات التي يحتاجون إليها لفعل شيء ما بشأن مشاكل جودة الهواء العالقة في البلاد. وقال “نحن جميعا متفقون على أن تلوث الهواء أمر سيء”.