Quando os efeitos do Covid-19 podem ser vistos do espaço

As imagens da diminuição da poluição do ar após a crise de saúde associada ao novo coronavírus na China são impressionantes porque ilustram como as atividades humanas têm impacto na qualidade do ar que respiramos.

Snos mapas produzidos pela NASA, com base em dados de satélites europeus e americanos, o que vemos? Uma "nuvem" laranja representa a quantidade de dióxido de nitrogênio (NO2) contido no ar sobre a China em janeiro de 2020. O dióxido de nitrogênio é liberado no ar principalmente por veículos e instalações industriais e pode causar problemas respiratórios. Um mês depois, a “nuvem” quase desapareceu da mesma área… Envolvida? Queda acentuada da atividade do país, associada à epidemia de Covid-19 e ao confinamento de parte da população chinesa.

As equipes do CNRS também destacaram a diminuição da quantidade de monóxido de carbono (CO) no ar sobre a China e o norte da Itália em fevereiro de 2020 em comparação com os anos anteriores, graças a dados de outro satélite: IASI.

Monóxido de carbono medido pela missão do satélite IASI na China (esquerda) e Itália (direita). Como esse gás persiste por várias semanas na atmosfera, o impacto não se limita a áreas confinadas, mas também se estende aos arredores.
Maya George (LATMOS / CNRS), Autor fornecida

Os satélites testemunham regularmenteeventos repentinos ou extremos : este foi o caso recentemente com o monitoramento de plumas atmosféricas emitidas por incêndios intensos da Austrália. Este também pode ser o caso durante fortes erupções vulcânicas (lembramos a erupção de Eyjafjöll em 2010 que paralisou parte do tráfego aéreo) ou picos de poluição (ozônio, metano, amônia) acima de megacidades ou áreas industriais.

Os satélites examinam a composição da atmosfera

Adquiridas por meio de instrumentos colocados em órbita ao redor da Terra a mais de 800 quilômetros acima de nossas cabeças, essas observações são inestimáveis ​​para monitorar o equilíbrio físico-químico de nossa atmosfera em todos os pontos do globo e quase em tempo real.

Todas as alterações no equilíbrio atmosférico têm grandes impactos em nosso meio ambiente e, claro, em nossa saúde e em nosso estilo de vida. A partir da década de 1980, as observações permitiram detectar e compreender a deterioração da camada de ozônio, parte da estratosfera que nos protege dos raios ultravioleta do sol. As práticas industriais responsáveis ​​por este fenômeno poderiam ser modificadas para que a anomalia - que poderia ter sido fatal a longo prazo para toda a vida na Terra - seja "corrigida". A tendência foi revertida e esperamos que a camada de ozônio volte ao normal em 2050.

Hoje, as emissões para a atmosfera de gases de efeito estufa adicionais (principalmente dióxido de carbono e metano), ligados em particular às indústrias que usam combustíveis fósseis e desmatamento, fazem com que a temperatura suba, perturbando assim o frágil equilíbrio de todo o nosso sistema terrestre. Além disso, as emissões de poluentes ou partículas mais ou menos finas são responsáveis ​​pela degradação da qualidade do ar, cujas consequências na saúde humana (ou mais geralmente animal) e nos ecossistemas foram comprovadas.

No entanto, as soluções para reverter essas tendências prejudiciais ainda não foram implementadas e a contribuição das observações para entender cada vez mais precisamente e quantificar deve servir aos nossos tomadores de decisão para encontrar os compromissos certos entre medidas ambientais, econômicas e políticas.

Faça um inventário das emissões usando observações de satélite

A União Europeia estabeleceu um vasto programa de monitoramento ambiental chamado Copérnico. Isso inclui um forte componente espacial pilotado pela Agência Espacial Europeia (ESA), “as sentinelas” responsáveis ​​por observar continuamente as variáveis ​​climáticas essenciais do nosso planeta. Para a atmosfera, é em particular uma série de espectrômetros a bordo quer em órbita baixa (cerca de 800 km de altitude) que permite a observação de todos os pontos do globo pelo menos duas vezes por dia, quer em órbita geoestacionária (a 2 km de altitude) para monitorização contínua de uma área fixa, neste caso a Europa. Um espectrômetro é usado para medir diferentes elementos na atmosfera.

As medições obtidas do espaço complementam assim as medições feitas no terreno que têm a vantagem de fornecer frequentemente dados mais precisos de uma forma muito local, enquanto as medições de satélite proporcionam uma melhor cobertura espacial temporal, útil, por exemplo, para monitorizar o transporte de plumas poluentes. A outra vantagem das observações de satélite é sua capacidade de nos informar sobre a composição atmosférica em regiões isoladas e muito pouco cobertas por redes de medição terrestre.

Essas observações de satélite são, portanto, importantes e servem em particular para restringir os inventários de emissões, validar nosso conhecimento dos processos físico-químicos da atmosfera por meio de comparação com simulações de modelos e melhorar a previsão e monitoramento de picos de poluição. modelos.

Instrumentos trabalhando na observação da atmosfera

Para observar os constituintes atmosféricos, os instrumentos espaciais passivos medem os espectros atmosféricos. Esses espectros resultam da interação entre a radiação (solar ou emitida pela Terra ou pela atmosfera) e as moléculas contidas no ar, cada uma com sua "assinatura" própria.

O uso desses sinais permite restaurar as concentrações de gás em função da altitude. Na verdade, todas as linhas de absorção molecular que constituem um espectro são tantas impressões digitais características de cada molécula: a posição no espectro indica a identidade da molécula, e o comprimento fornece informações sobre a concentração desses gases na atmosfera. Ao cobrir o espectro do ultravioleta ao infravermelho distante, garantimos assim obter as assinaturas de um máximo de compostos químicos, mas também cobrir diferentes camadas da atmosfera a partir do solo.

O espectro do hélio é característico deste elemento químico.
NASA, CC BY

Por exemplo, o instrumento europeu TROPOMI é um espectrômetro que cobre uma ampla faixa de espectros no domínio ultravioleta e infravermelho. Isso permite a aquisição de uma ampla gama de poluentes, como dióxido de nitrogênio, ozônio, formaldeído, dióxido de enxofre, metano e monóxido de carbono com precisão e resolução espacial incomparável no espaço. Este instrumento, portanto, fornece um mapa diário do a maioria dos poluentes do ar.

Também no infravermelho próximo, a medição do projeto MICROCARB, cujo lançamento está previsto para 2021, é por sua vez dedicado à medição do principal gás de efeito estufa: o dióxido de carbono. O espectrômetro analisa a radiação solar refletida pela Terra e que, passando duas vezes pela atmosfera, é parcialmente absorvida pelas moléculas na atmosfera. O espectro solar é então modificado e as linhas de absorção aparecem em comprimentos de onda específicos para as moléculas encontradas. Graças à tecnologia, essas linhas de absorção de gás muito finas podem ser identificadas, permitindo assim que o conteúdo de dióxido de carbono seja reproduzido com alta precisão.

Com o avanço das tecnologias espaciais e digitais, agora é possível adquirir um sistema de monitoramento atmosférico global preciso para melhor compreender e prever fenômenos de poluição. Com a chegada dos serviços Copernicus à Europa, a utilização de dados espaciais em sinergia com dados e modelos terrestres deixará de se limitar à investigação científica e permitirá aplicações operacionais dedicadas à monitorização da composição atmosférica em todo o globo. Este é o objetivo do serviço CAMS (Copernicus Atmospheric Monitoring Service) pilotado pelo European Weather Forecast Centre (ECMWF).

Com o lançamento dos satélites MERLIN e Microcarb seguidos por uma sentinela europeia dedicada ao CO2, a quantificação precisa da concentração dos dois principais gases de efeito estufa permitirá contribuir para uma melhor estimativa da pegada de carbono na Terra e sua evolução para os próximos anos, esperançosamente com medidas políticas para enfrentar os desafios ecológicos do nosso planeta. .A Conversação

Carole nega, Responsável pela composição atmosférica e programas de clima, Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES)

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

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