Olhar em volta. Você pode ver o ar? Não?

Felizmente, muitos dos satélites de observação da Terra da NASA podem ver o que o olho humano não pode - incluindo poluentes potencialmente nocivos persistentes no ar que respiramos. Do ponto de vista do espaço, esses satélites nos ajudam a medir e rastrear a poluição do ar conforme ela se move ao redor do globo e contribuíram significativamente para nossa busca de décadas por um ar mais limpo.

Quando falamos sobre "poluição do ar, "estamos nos referindo a produtos químicos ou partículas na atmosfera que são conhecidos por ter efeitos negativos para a saúde dos seres humanos. A Lei do Ar Limpo de 1970 estabeleceu uma legislação que exige o rastreamento de seis desses poluentes - dióxido de nitrogênio (NO2), ozônio ao nível do solo, monóxido de carbono, material particulado (partículas microscópicas de material sólido ou líquido no ar), dióxido de enxofre, e chumbo. Os instrumentos de satélite estão medindo tudo isso, exceto o chumbo.

A NASA está envolvida no estudo da qualidade do ar há décadas a partir do espaço e com sensores de solo, a criação de uma série temporal de registros de dados globais essenciais para a compreensão dos impactos e causas da poluição do ar e para ajudar a projetar soluções. Este artigo destaca alguns dos muitos projetos em andamento agora e planejados para os próximos anos.

Medido no espaço, Usado na Terra

Ao analisar dados espaciais, uma coisa é perfeitamente clara - reduzir as emissões das atividades humanas pode ter um efeito profundo na qualidade do ar.

A recente resposta em larga escala da China à pandemia COVID-19, que incluía quarentenas e limitações nas atividades industriais e viagens, é um exemplo particularmente vívido disso. Dados de instrumentos do Aura da NASA e dos satélites Sentinel-5 da Agência Espacial Europeia mostraram uma diminuição significativa no dióxido de nitrogênio (NO2), um gás nocivo emitido por usinas de energia, instalações industriais e veículos motorizados - em grande parte do país naquela época.

A pandemia apresenta um caso de uso único para observações espaciais da Terra; Contudo, os dados de qualidade do ar derivados de satélite têm aplicações em uma ampla gama de disciplinas. É aí que o programa de aplicativos de saúde e qualidade do ar da NASA demonstra seu valor. O programa constrói parcerias inestimáveis ​​com outras agências, indústria e organizações sem fins lucrativos para facilitar o uso desses dados na solução de problemas do mundo real.

"Financiamos um projeto liderado pela Agência de Proteção Ambiental (EPA) para assimilar as observações da Terra da NASA em seu sistema" AirNow ", "disse o gerente do programa John Haynes.

O sistema AirNow é a plataforma da EPA para distribuição nacional, relatórios e previsões da qualidade do ar em tempo real. As medições vêm principalmente de milhares de estações de monitoramento em solo nos Estados Unidos, México, e Canadá; Contudo, essas estações de monitoramento terrestre não são abrangentes.

“Os monitores de solo cobrem boa parte dos EUA, especialmente nas áreas metropolitanas. Mas existem grandes áreas do país que não têm estações de monitoramento, "disse Haynes." Ao introduzir observações de profundidade óptica de aerossol de satélite do instrumento MODIS, podemos medir essas áreas também, o que nos permite formar uma imagem mais precisa de como a poluição do ar - e especificamente as partículas finas - é distribuída por todo o país e como muda com o tempo. "

Ao incorporar dados do Instrumento de Monitoramento de Ozônio (OMI), uma contribuição holandesa-finlandesa para a missão do satélite Aura da NASA, a EPA e a NASA também foram capazes de identificar uma queda significativa de NO2 nos últimos 15 anos nos Estados Unidos - evidência de que as regulamentações estabelecidas pelo Clean Air Act 50 anos atrás - regulamentações de milhagem de gás de veículos, uma mudança para combustíveis mais limpos, e assim por diante - são, na verdade, trabalhando.

"Temos sido capazes de mostrar isso desde 2004, Os níveis de NO2 caíram até 50%, dependendo de qual área metropolitana estamos falando. Na verdade, o ar nos Estados Unidos é agora o mais limpo que já existiu na era industrial moderna, "Haynes disse.

Conectando os pontos (dados)

Com a abundância de dados chegando - há dezenas de satélites de observação da Terra atualmente em órbita - um dos maiores desafios é conectar as partes interessadas com as "ferramentas" ou conjuntos de dados certos para o que estão tentando realizar, e em alguns casos, ensinando-os como incorporar este tipo de dados em seu planejamento.

"Abordar esta questão, nossa equipe desenvolveu um site onde ajudamos os usuários a navegar por todos esses recursos, de alguém que nunca realmente usou dados de satélite antes para partes interessadas mais avançadas que procuram tomar melhores decisões e informar o público sobre questões de qualidade do ar, "diz Tracey Holloway, líder da Equipe de Ciências Aplicadas à Saúde e Qualidade do Ar financiada pela NASA (HAQAST), um grupo de cientistas da qualidade do ar e da saúde pública de escritórios do governo e universidades de todo o país.

Incêndios florestais na Califórnia, por exemplo, causaram preocupações com a qualidade do ar nos últimos anos. Uma equipe de tigres da HAQAST foi capaz de examinar as emissões e desenvolver novos métodos para usar os dados existentes dos instrumentos VIIRS e MODIS para apoiar o estado da Califórnia em sua compreensão e quantificação das emissões. HAQAST também ajudou a colocar dados de satélites mais recentes, como o GOES-16, nas mãos do estado.

De acordo com o relatório Global Burden of Disease, a poluição do ar é a principal causa ambiental de mortalidade - uma estatística da qual muitos no setor de saúde pública estão bem cientes. E a disponibilidade de observações de satélite está mudando o diálogo em torno disso.

“Apenas dentro da comunidade de saúde, observamos a tendência crescente de colaborações de pesquisa que conectam a experiência entre as disciplinas de saúde ambiental. À medida que continuamos a treinar a força de trabalho global em saúde, devemos identificar os conjuntos de habilidades que podem preparar a força de trabalho para gerenciar os riscos emergentes do futuro. Por exemplo, um conjunto de habilidades é o conhecimento e o uso de fontes de dados inovadoras - incluindo dados de satélite - quer eles apliquem dados para fins de pesquisa ou interpretem os resultados para atividades de extensão educacional, "disse Helena Chapman, gerente associado do programa de aplicativos de saúde e qualidade do ar da NASA.

Holloway acrescenta, "A abundância de dados de satélite agora é incrível. Só nos últimos 10 anos, tem sido incrível quantas agências, organizações sem fins lucrativos, cidades e estados passaram de nem mesmo saber que os satélites poderiam detectar a poluição do ar para usar ativamente os dados em suas operações diárias. "

Olhando para a Frente

Agora mesmo, nossos satélites podem medir uma série de produtos químicos no ar dos Estados Unidos e globalmente diariamente. Mas várias missões programadas para serem lançadas nos próximos anos terão um desempenho ainda melhor.

Por exemplo, a missão Tropospheric Emissions:Monitoring Pollution (TEMPO) é projetada para medir vários poluentes diferentes - incluindo NO2 e ozônio - nos Estados Unidos durante o dia. O TEMPO dará aos cientistas a capacidade de ver como as fontes e concentrações de poluição mudam ao longo de um dia. Parte de uma constelação internacional de satélites semelhantes que inclui o Espectrômetro de Monitoramento do Ambiente Geoestacionário da Coréia do Sul (GEMS), e o Sentinel-4 da Agência Espacial Europeia, TEMPO está programado para ser lançado em 2022.

A missão Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA), também programado para lançamento no início de 2020, vai melhorar nossa compreensão do material particulado - aqueles minúsculos, partículas microscópicas pairando no ar - com foco particular em grandes áreas metropolitanas. Dados como esse ajudarão a comunidade da saúde a entender melhor a conexão entre os poluentes aerossóis e os problemas de saúde, incluindo resultados adversos no parto e doenças cardiovasculares.

"O MAIA nos permitirá estudar esses aerossóis em detalhes, diga-nos o quão grande eles são e quantos deles estão nessa categoria muito pequena que é mais prejudicial à saúde humana, "disse Barry Lefer, cientista do programa de Composição Troposférica da NASA. "Também poderemos entender melhor de que são feitas as partículas que nos levarão de onde elas vieram (como o escapamento automático, por exemplo)."

Ainda mais no futuro, as possibilidades são muitas.

"Eu adoraria ver um futuro em que dados de observação da Terra em tempo real estivessem disponíveis de maneira contínua e contínua para todos - da órbita à palma da sua mão, "disse Haynes." Isso permitiria a qualquer pessoa tomar decisões rápidas em relação à qualidade do ar e à sua saúde.