Sursa: Copernicus.eu
Din ce în ce mai multe părți ale lumii se confruntă cu un nivel de izolare și interdicții de deplasare fără precedent, iar efectele asupra poluării locale și regionale devin evidente. Serviciul Copernicus de Monitorizare a Atmosferei (en.: The Copernicus Atmosphere Monitoring Service – CAMS)* oferă analize zilnice, împărțite pe ore, asupra concentrațiilor poluanților aerului vizați de reglementări. Aceste măsurători pot servi drept adevăruri empirice pentru a evalua cantitativ și mai în detaliu modificările concentrațiilor identificate prin satelit și atribuite efectelor măsurilor luate în întreaga lume pentru a evita răspândirea COVID-19. Dacă analizăm Nordul Italiei, unde sunt disponibile observații detaliate de suprafață ale concentrației dioxidului de azot (NO2), putem confirma o tendință treptată de reducere cu aproximativ 10% pe săptămână în ultimele patru-cinci săptămâni.
Concentrațiile la suprafață ale dioxidului de azot în Nordul Italiei, comparație făcută între 31 ianuarie și 15 martie 2020 (Sursă: Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS); ECMWF)
Problema creșterii calității aerului este o preocupare secundară din moment ce întreaga planetă se confruntă cu o criză provocată de Coronavirus. Cu toate acestea, capacitatea observațiilor prin satelit de a detecta schimbări bruște ale nivelului de activitate în cazul Chinei și Italiei au fost recent evidențiate de ESA și NASA.
Luând rezultatele observațiilor efectuate de CAMS Europa asupra calității aerului din Milano putem vedea mai jos concentrația de NO2 , pe oră, începând cu 1 ianuarie. În această figură, liniile gri de pe axa orizontală delimitează săptămânile anului 2020, începând cu zilele de luni. Linia albastră (așezată central) corespunde cu media de rulare (running average) dintr-o săptămână.
NO2 este un poluant de scurtă durată. Odată ce este emis, rămâne de obicei în atmosferă mai puțin de o zi înainte să se depună sau să intre în reacții cualte gaze în atmosferă. Asta înseamnă că acest poluant rămâne în apropierea locului de unde a fost emis. Majoritatea surselor sale de emisie sunt localizate la suprafață și sunt generate de activități umane precum traficul, producerea de energie, încălzirea locuințelor, fabricile etc. Aceste surse variază foarte mult în timpul zilei, dar și în funcție de ziua săptămânii și a lunii. Emisiile depind și de factori precum vremea, deoarece temperaturile scăzute pot declanșa, de exemplu, o creștere a nevoii de încălzire a locuințelor și a cererii de energie.
Vremea afectează, de asemenea, concentrația poluanților de suprafață și în alte moduri: vânturile și intercalările verticale ale curenților de aer sunt diferite de la o zi la alta, dar diferă și în funcție de regimul meteorologic. Condițiile anticiclonice, de exemplu, vor duce la o stagnare, rezultând o acumulare mai mare de poluanți în apropierea surselor de emisie și o concentrație mai mare la suprafață. Combinația acestor două surse de variabilitate, emisiile și vremea, produce o puternică oscilație a rezultatelor obținute în intervalele orare, precum și de la o zi la alta. Aceste oscilații, vizibile în animația de mai jos, fac foarte dificile detectarea și caracterizarea tendințelor pe perioade scurte de timp.
În Milano, deși în primele cinci săptămâni ale anului nu este vizibilă nicio tendință clară, începând cu săptămâna 6 se poate observa o tendință descrescătoare (după o scurtă perioadă de valori foarte mici, datorate cel mai probabil condițiilor meteorologice) și continuând până în prezent. Concentrațiile medii de NO2 au fost în luna ianuarie în jurul valorii de 65 μg.m-3, în februarie au atins 50 μg.m-3 și în prima jumătate a lunii martie au înregistrat valori sub 40 μg.m-3. Începând cu săptămâna 6, media zilnică înregistrează o tendință de scădere liniară de -4 μg.m-3 pe săptămână.
Așa cum se vede mai jos, tendințe similare de scădere se pot observa și în alte orașe din Nordul Italiei, precum Torino sau Bergamo. Spre est se observă o îmbunătățire semnificativă: în Bologna concentrațiile din luna ianuarie se încadrau în medie în jurul valorii de 30 μg.m-3, iar de la începutul lunii februarie sunt în medie în jurul valorii de 15 μg.m-3 (în Veneția 35 μg.m-3 și 15 μg.m-3). În unele orașe se poate observa o ușoară creștere spre sfârșitul perioadei observate, dar aceasta poate fi legată de condițiile meteorologice.
Interpretarea datelor într-un mod cât mai corect rămâne în continuare o provocare; de exemplu, izolarea efectelor vremii și a schimbărilor preconizate ale emisiilor de efectele induse de măsurile luate împotriva răspândirii COVID-19.
În alte regiuni din Italia, momentan este mai dificil să se observe schimbări vizibile în concentrații, deoarece măsurile împotriva COVID-19 au fost luate mai recent. Totuși, în Roma se pare că există o scădere semnificativă chiar din săptămâna 9 (începând cu 24 februarie).
CAMS monitorizează continuu situația calității aerului în Europa și în lume, oferind date celor mai importante site-uri și aplicații mobile precum Windy, The Weather Channel, Breezometer sau Plume Labs. Deși a fost posibilă confirmarea tendințelor de scădere remarcate în urma observațiilor prin satelit ce folosesc analiza de suprafață a nivelului de NO2 , harta și graficele prezentate aici arată complexitatea analizei, care provine din marea variabilitate a concentrației poluantului la suprafață.
Privind rapoartele pe ore ale concentrațiilor de suprafață, ne apropiem de nivelul real al activității și al emisiilor corespunzătoare lor. Există și diferențe între cele două și pot exista factori ce creează confuzie în evaluarea modului în care emisiile se schimbă în timp, ca urmare a măsurilor luate și a reacțiilor cetățenilor la aceste măsuri. Poate, ca un paradox, până se decide o închidere completă a orașelor, ca răspuns la această măsură, emisiile din anumite zone pot chiar să crească. Acest lucru s-ar putea întâmpla deoarece oamenii ar putea apela mai des la mașinile personale în defavoarea transportului în comun, pentru a putea evita apropierea de alți pasageri sau pentru că cererea de energie menită pentru încălzirea locuințelor ar putea să crească dacă tot mai mulți oameni vor lucra de acasă. O evaluare definitivă va fi posibilă numai într-o etapă ulterioară, când traficul, fabricile, cererea de energie și alte statistici vor fi disponibile.
Informații adiționale
Ce este CAMS și cum sunt făcute analizele europene privind calitatea aerului?
*CAMS este operat de Centrul European de Prognoză Meteo pe Termen Mediu (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts – ECMWF) în numele Comisiei Europene.
Analizele regionale CAMS ale calității aerului sunt produse operațional de un consorțiu de contractori conduși de Météo-France și INERIS (Franța). Aceste analize se bazează pe observații ale calității aerului de suprafață furnizate de Agenția Europeană de Mediu, care le colectează individual din fiecare țară.
Analizele regionale CAMS vin sub formă de hărți gradate împărțite pe ore și sunt obținute combinând observațiile prin satelit, observații in situ (locale) și modelare numerică ce imită legile fizicii și chimiei din atmosferă. Ele sunt de o calitate ridicată și pot fi considerate adevăruri empirice. Principala limitare a acestui set de date constă în faptul că nu poate contabiliza variațiile spațiale fine și efectele locale ce se petrec de la câțiva metri la câteva sute de metri în apropierea sursei (de exemplu în apropiere de un segment de drum cu trafic intens sau în apropierea coșurilor de fum ale centralelor electrice). Datele sunt reprezentative pentru valorile de fond medii pe o grilă cu o scară de 10 km pe 10 km. Accesând Magazinul de Date Atmosferice CAMS (CAMS’ Atmosphere Data Store) (ads.atmosphere.copernicus.eu) se pot obține în mod deschis și liber toate datele oferite. Ajutorul poate fi obținut contactând serviciul de asistență pe adresa de e-mail copernicus-support@ecmwf.int.
Chiar pot sateliții să observe poluarea aerului la suprafață?
Copernicus Sentinel-5 Precursor (S-5P) TROPOMI este un instrument al Comisiei Europene. El beneficiază de o rezoluție spațială de 3,5 km x 5 km, rezoluție nemaiîntâlnită până acum. Aceasta permite vizualizarea în detaliu a numeroase hărți ce au în vizor poluanți ai aerului, precum NO2. Cu toate acestea, observările prin satelit au anumite limitări în ceea ce privește nivelul de detaliere la care pot fi utilizate pentru monitorizarea poluanților atmosferici. În primul rând, își iau măsurătorile de la sateliții aflați în orbita joasă a Pământului și furnizează doar o singură măsurătoare pe zi pentru fiecare locație de pe glob. De exemplu, ora de traversare a lui S-5P este ora 13:30 exprimată în Timpul Solar Mediu (Mean Local Solar time). În al doilea rând, fizica atmosferei este de așa natură încât pentru poluanți precum NO2, măsurătorile nu sunt posibile sau sunt degradate semnificativ în prezența norilor și a particulelor fine aflate în suspensie în aer (aerosoli). În timpul iernii, în Europa, aceste lucruri înseamnă că doar aproximativ 25% din date pot fi utilizate. Pentru a depăși această problemă, observațiile pot fi aproximate pe o perioada mai lungă de timp (de obicei, o medie de rulare de 10 zile), pentru a avea cel puțin una-două măsurători pentru fiecare locație în fiecare perioadă medie. În cele din urmă și la fel de important, este și faptul că ceea ce observă satelitul este proporțional cu cantitatea integrată pe verticală a poluanților ce provin de la sol și până în partea de sus a atmosferei. Aceste ultime aspecte sunt, în mod evident, diferite față de concentrațiile de la suprafață, ca să nu mai menționăm de emisiile generate de activitățile umane. Având în vedere aceste limitări, este remarcabil faptul că poate fi detectat un semnal clar al scăderii nivelului de activitate. În toată Europa, observațiile de suprafață de înaltă calitate sunt făcute de fiecare țară și colectate de Agenția Europeană de Mediu aproape în timp real. Aceste observații pot servi drept adevăruri empirice pentru a putea evalua cât mai bine realitatea semnalului detectat prin satelit.
Care este situația în alte părți ale Europei?
În alte părți ale Europei, detectarea cât mai corectă a tendinței statistice este și mai dificilă, așa cum se arată mai jos în datele obținute din câteva capitale din Europa de Nord-Vest. Principalele caracteristici care pot fi observate sunt episoadele legate de vreme ce conțin concentrații de suprafață de NO2 ridicate (între săptămânile 3 și 4; săptămâna 6) și scăzute.
Ce planuri are Copernicus pentru monitorizarea emisiilor folosind sateliții în viitor?
Ca parte a programului Copernicus, CAMS dezvoltă în prezent capacitatea de a obține emisiile în mod direct, utilizând în plus tehnici de modelare avansate. Un ingredient esențial pentru acest lucru va fi noua generație de sateliți ce vor monitoriza poluanții aerului. Aceștia vor fi integrați pe o platformă geostaționară și vor furniza observații divizate pe ore asupra anumitor părți ale lumii. Satelitul Cheollian 2B al Institutului de Cercetări Aerospațiale din Coreea găzduiește primul instrument de acest gen: GEMS (Geostationary Environment Monitoring Spectrometer). Acesta va furniza date științifice utile acoperind părți din Asia. Se preconizează că datele vor fi disponibile la finalul acestui an. Instrumente similare sunt planificare să fie poziționate deasupra Statelor Unite ale Americii (TEMPO) și Europei. Ca parte a programului Copernicus, instrumentul Sentinel-4 încorporat satelitului Meteosat Third Generation operat de EUMETSAT va fi lansat la sfârșitul anului 2022 sau la începutul anului 2023. Sentinel-4 va fi suportul pentru serviciul de informații referitoare la emisiile planificate lansat de CAMS, ce va fi operat de ECMWF.
Acest articol a fost tradus de Maria Sitescu. Sursa: Atmosphere Monitoring Service (atmosphere.copernicus.eu) – articolul original a fost publicat pe 17.03.2020