Por muitos anos, gerentes de qualidade do ar identificaram níveis elevados de ozônio no Sheboygan, Wisconsin, área. Continua a ser um mistério atmosférico, uma vez que altos níveis de ozônio são geralmente associados a cidades maiores. É também uma questão de grande preocupação para as autoridades de saúde pública, porque o ozônio é um irritante respiratório conhecido que representa ameaças à saúde de populações vulneráveis, especialmente os jovens e os idosos, e aqueles com problemas respiratórios, como asma.

Em um esforço para desvendar o mistério e entender como a poluição se move ao longo da costa oeste do Lago Michigan, Os pesquisadores do Centro de Ciência e Engenharia Espacial da Universidade de Wisconsin-Madison (SSEC) se juntaram a um estudo atmosférico sobre Sheboygan e outras cidades ao longo da costa do lago.

O objetivo do Estudo de Ozônio do Lago Michigan (LMOS 2017) é entender como as correntes de vento podem transportar poluição de um local para outro, especialmente o ozônio, que representa riscos à saúde humana quando encontrado próximo à superfície da Terra. Os dados coletados também serão integrados a modelos de ozônio usados ​​por gestores de qualidade do ar em agências como a Agência de Proteção Ambiental (EPA), o Consórcio de Diretores Aéreos do Lago Michigan (LADCO), e o Departamento de Recursos Naturais de Wisconsin.

"Queremos ajudar a melhorar esses modelos e prever melhor quando os eventos de ozônio acontecerão, e, por sua vez, proteger a saúde, "diz Brad Pierce, um cientista físico da NOAA que trabalha na UW – Madison e está liderando a campanha LMOS.

O estudo representa uma parceria multi-agência de US $ 1,3 milhão que inclui a NASA, a National Science Foundation (NSF), EPA, a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), o Instituto de Pesquisas de Energia Elétrica (EPRI), e outras organizações e universidades.

"O plano é coletar dados que nos darão um perfil abrangente da atmosfera ao longo da costa do Lago Michigan, "diz Tim Wagner, Pesquisador assistente do SSEC.

Wagner supervisiona os esforços de pesquisa para um conjunto de instrumentos baseados em solo, conhecido como Centro de Pesquisa Atmosférica Portátil SSEC, ou SPARC. SPARC é personalizado, Trailer de 17 pés equipado com uma série de ferramentas sensíveis usadas para medir a atmosfera, muitos dos quais foram projetados e construídos no SSEC. Os dados coletados dos instrumentos SPARC no local do estudo ajudarão a construir uma imagem da atmosfera sobre Sheboygan e áreas circundantes por meio de medições de vento e temperatura, e ajudam a resolver diferentes tipos de partículas, como gelo, poeira e outros aerossóis.

“Compreendendo a estrutura atmosférica, dá contexto a outros dados que fazem parte de toda a campanha, "diz Wagner." É uma peça importante do quebra-cabeça para entender o que está acontecendo lá em cima. "

Os dados da equipe SPARC irão complementar as medições da NASA já coletadas de instrumentos de sensoriamento remoto em uma aeronave voando em padrões específicos sobre a área - de Zion, Illinois, para Sheboygan - e dados de um navio de pesquisa da NOAA equipado com instrumentos da EPA que coletava medições próximas e offshore. Também será adicionado às medições de ozônio coletadas via automóvel pela Região 5 da EPA e pela Professora Patricia Cleary da UW – Eau Claire.

"Juntos, a aeronave, as medições do navio e da terra ajudarão a construir uma imagem mais completa da atmosfera, "Wagner diz.

Adicionalmente, O EPRI financiou a Scientific Aviation para fornecer medições do ar ao longo da costa do Lago Michigan e a NSF financiou a Universidade de Wisconsin, University of Iowa e University of Minnesota para conduzir medições químicas detalhadas em um local terrestre em Zion.

A equipe de solo UW – Madison inclui Tim Bertram, professor de química, e seus alunos de graduação Gordon Novak e Michael Vermeuel. Bertram explica que o ozônio é comumente encontrado na atmosfera da Terra, onde protege os habitantes da superfície da radiação solar prejudicial, mas geralmente fica bem alto e longe das pessoas. Contudo, fontes antropogênicas, como a queima de combustíveis fósseis, podem aumentar a produção de ozônio a níveis inseguros, especialmente quando se forma em cidades ou áreas densamente povoadas.

O ozônio é produzido por combustão incompleta, que cria o que é conhecido como moléculas precursoras, como óxido nítrico, e compostos orgânicos voláteis. Estes são convertidos em ozônio por meio de um processo químico dependente da luz solar. Os níveis de ozônio tendem a ser mais altos durante os meses de verão devido ao aumento da intensidade solar.

A EPA é responsável por estabelecer padrões de poluição por ozônio em todo o país e trabalha com agências estaduais para monitorar as condições da qualidade do ar. As cidades que não atendem a certos padrões de qualidade do ar devem passar por um processo de planejamento para delinear formas de reduzir poluentes como o ozônio. Perfurar, que estudou o transporte de ozônio por mais de 20 anos, diz que a melhoria dos modelos ajudará a EPA e as cidades no planejamento para as necessidades e requisitos futuros de qualidade do ar.

"A fase de campo do Estudo de Ozônio do Lago Michigan de 2017 foi um sucesso esmagador e esperamos usar as medições coletadas durante a campanha para ajudar a entender por que os monitores de ozônio costeiros mostram níveis de ozônio mais altos do que no interior, e melhorar nossa capacidade de modelar o ozônio nesta região complexa, "diz Pierce.