W obliczu światowego kryzysu wynikającego z rozprzestrzeniania się choroby COVID-19, poprawa jakości powietrza jest drugorzędnym tematem. Jednak programy monitorowania atmosfery i obserwacje satelitarne wskazują na nagłe zmiany poziomów aktywności gazów nad północnymi Włochami. Gęsta powłoka dwutlenku azotu (NO2) zmniejsza się stopniowo o około 10 proc. tygodniowo - od czterech do pięciu ostatnich tygodni.

KRÓTKOTRWAŁE ZANIECZYSZCZENIE

Wyemitowany dwutlenek azotu pozostaje w atmosferze krócej niż jeden dzień, zanim zostanie osadzony lub zareaguje z innymi gazami. Zanieczyszczenie pozostaje więc blisko miejsca, w którym zostało wyemitowane. Większość źródeł jego emisji jest generowana przez działania człowieka, takie jak ruch uliczny, produkcja energii, ogrzewanie domów i przemysł. Główne źródła tego zanieczyszczenia są różne i zależą od pory dnia, tygodnia, czy miesiąca. Emisja dwutlenku azotu zależy również od pogody, ponieważ zimne okresy powodują wzrost zapotrzebowania na ogrzewanie i energię.

Usługa monitorowania atmosfery Copernicus (CAMS), wdrożona przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych w imieniu Komisji Europejskiej, zapewnia codzienne analizy stężeń zanieczyszczeń powietrza. Dane są oparte na bezpośredniej obserwacji satelitów. Mogą służyć do ilościowej i szczegółowej analizy zmian tych stężeń. Ich przyczyn można upatrywać w podejmowanych na całym świecie działaniach dla ochrony przed COVID-19.

Regionalne analizy jakości powietrza CAMS przedstawiane są w formie godzinnych map siatkowych. Stanowią one wyniki połączenia obserwacji satelitarnych, powierzchniowych i modelowania numerycznego. W przekazanym komunikacie przedstawiono chwilowe stężenia powierzchniowe NO2 od 1 stycznia tego roku w punkcie obejmującym swoim zasięgiem Mediolan.

Jak informuje biuro prasowe programu Copernicus, przez pierwsze pięć tygodni roku nie odnotowano wyraźnego trendu zmian stężenia dwutlenku azotu, ale od szóstego tygodnia do chwili obecnej widać tendencję spadkową. Podobne spadki zanotowano w innych miastach w północnych Włoszech, takich jak Turyn i Bergamo. Z kolei na wschodzie tego kraju nastąpiła raczej skokowa zmiana.

"To, co zaobserwował satelita, jest proporcjonalne do pionowo zintegrowanej ilości zanieczyszczeń od poziomu ziemi do szczytu atmosfery. Różni się to znacznie od stężeń na powierzchni, a tym bardziej od emisji. Biorąc to pod uwagę, to dość niezwykłe, że można wykryć ten sygnał spadku poziomu aktywności. Ukazuje to zakres podjętych przez Włochy działań" – wyjaśnia Vincent-Henri Peuch, dyrektor Usługi Monitorowania Atmosfery Copernicus.

CAMS stale monitoruje jakość powietrza w Europie i na świecie. Dostarcza dane do większości wiodących w tym zakresie stron internetowych i aplikacji na smartfony, takich jak Windy, The Weather Channel, Breezometer czy Plume Labs. Animację ukazującą poziomy dwutlenku azotu można znaleźć tu.

Regionalne analizy jakości powietrza mają postać map siatkowych i są uzyskiwane dzięki łączeniu obserwacji satelitarnych, powierzchniowych i modelowania numerycznego, które odtwarza obowiązujące w atmosferze prawa fizyki i prawa chemiczne. Dane nie mogą jednak uwzględniać drobnej zmienności przestrzennej i lokalnych odziaływań, które występują w odległości od kilku do stu metrów w pobliżu źródła, takiego jak odcinek drogi o dużym natężeniu ruchu lub komin w elektrowni. Otwarte i darmowe analizy można uzyskać w CAMS Atmosphere Data Store - tutaj.

JAK SATELITY OBSERWUJĄ ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA

Należący do programu Komisji Europejskiej Copernicus satelita Sentinel-5 Precursor (S-5P) korzysta z przyrządu TROPOMI, który dysponuje niespotykaną rozdzielczością przestrzenną 3,5 km x 5 km. Pozwala to zobaczyć dokładne mapy wielu zanieczyszczeń powietrza, takich jak dwutlenek siarki.

Obserwacje satelitarne mają jednak pewne ograniczenia poziomu szczegółowości. Po pierwsze, dokonują pomiarów z satelitów na niskiej orbicie ziemskiej i zapewniają tylko jeden pomiar dziennie dla każdej lokalizacji na Ziemi. Po drugie, z uwagi na fizyczne cechy atmosfery, w przypadku zanieczyszczeń takich jak NO 2 , pomiary nie są możliwe lub ulegają znacznym uszkodzeniom w przypadku obecności chmur i drobnych cząstek zawieszonych w powietrzu (aerozoli). Oznacza to, że podczas zimy w Europie tylko około 25 proc. danych z obserwacji nadaje się do wykorzystania. Aby rozwiązać ten problem, obserwacje można uśredniać. Mimo ograniczeń naukowcom udało się wykryć tak wyraźny spadek aktywności zanieczyszczeń.

Każdy kraj w Europie dokonuje wysokiej jakości obserwacji powierzchniowych, które gromadzi Europejska Agencja Ochrony Środowiska. W ramach unijnego programu obserwacji Ziemi Copernicus ECMWF monitoruje atmosferę oraz zmiany klimatu. Wspiera również usługę zarządzania kryzysowego.

Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) jest niezależną organizacją międzyrządową wspieraną przez 34 państwa. Jest zarówno instytutem badawczym, jak i całodobową jednostką operacyjną, opracowującą i rozpowszechniającą liczbowe prognozy pogody. Dane te są dostępne dla krajowych służb meteorologicznych w państwach członkowskich.

PAP - Nauka w Polsce

kol/ agt/