Wykrywanie dwutlenku azotu z elektrowni za pomocą Sentinel-2
Dwutlenek azotu w atmosferze jest szkodliwym zanieczyszczeniem o znaczącym wpływie na jakość powietrza, klimat i biosferę. Chociaż satelity mapowały stężenia dwutlenku azotu od lat 90-tych XX wieku, ich rozdzielczość była na ogół zbyt mała, aby wskazać poszczególne źródła, takie jak elektrownie.
W niedawnym badaniu naukowcy wykorzystali zdjęcia z satelity Copernicus Sentinel-2, aby po raz pierwszy zaobserwować smugi dwutlenku azotu z elektrowni - co stanowi znaczący postęp w monitorowaniu zanieczyszczenia powietrza.
Dwutlenek azotu jest uwalniany głównie z emisji wytwarzanych przez człowieka, takich jak spalanie paliw kopalnych przez pojazdy i elektrownie, a także ze źródeł naturalnych, takich jak wyładowania atmosferyczne lub pożary. Dwutlenek azotu znacząco wpływa na jakość powietrza i przyczynia się do powstawania smogu i problemów z oddychaniem. Jest on kluczowym składnikiem smogu, powodując żółto-brązowy kolor smogu, który widzimy w powietrzu.
Wykrywanie i ilościowe określanie emisji dwutlenku azotu ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ich wpływu na środowisko i opracowania strategii zmniejszania zanieczyszczenia powietrza.
Tradycyjnie satelity takie jak satelita Copernicus Sentinel-5P były wykorzystywane do mapowania stężeń dwutlenku azotu, ale ich rozdzielczość była często zbyt gruba, aby wskazać konkretne źródła, takie jak elektrownie, bez uśredniania wielu obserwacji.
Nowe badania pokazują jednak, że zarówno satelity Copernicus Sentinel-2, jak i US Landsat mogą teraz wykrywać i mierzyć smugi dwutlenku azotu z poszczególnych elektrowni z niezwykłą precyzją.
Satelity Sentinel-2 zostały zaprojektowane do rejestrowania obrazów powierzchni Ziemi w wysokiej rozdzielczości w celu monitorowania gruntów i zasobów naturalnych, a nie zanieczyszczenia powietrza. Tradycyjnie ich głównym zastosowaniem było monitorowanie pokrycia terenu, roślinności i zbiorników wodnych ze względu na ich drobną rozdzielczość przestrzenną.
Jednak ostatnie postępy wykazały, że Sentinel-2 może również wykrywać smugi dwutlenku azotu. Zdolność ta wynika z jego wysokiej rozdzielczości przestrzennej, która pozwala na przechwytywanie szczegółowych obrazów, które mogą ujawnić obecność dwutlenku azotu w atmosferze - mimo że ma mniej pasm spektralnych w porównaniu z instrumentami hiperspektralnymi.
Dzięki wykorzystaniu pasm widzialnych i bliskiej podczerwieni naukowcy mogą wskazać emisje dwutlenku azotu z określonych źródeł, takich jak elektrownie, a w połączeniu z długoterminowymi zapisami z satelitów Landsat można analizować trendy emisji w czasie.
Badanie koncentrowało się na elektrowniach w Arabii Saudyjskiej i Stanach Zjednoczonych. Naukowcy wykorzystali obrazy z niebieskiego i ultraniebieskiego pasma obu satelitów do identyfikacji smug dwutlenku azotu.
Obrazy o wysokiej rozdzielczości pozwoliły im oszacować wskaźniki emisji tlenków azotu z kilku dużych elektrowni, w tym z Rijadu w Arabii Saudyjskiej i Wyoming w USA.
Jednym z kluczowych odkryć była elektrownia nr 9 w Rijadzie, gdzie 13-letnia analiza od 2009 do 2021 roku wykazała znaczne sezonowe wahania emisji. Latem, gdy zużycie klimatyzacji jest wysokie, emisje osiągnęły szczyt.
Daniel Varon, główny badacz artykułu, skomentował: "Ta nieoczekiwana zdolność oznacza, że Landsat i Sentinel-2 mogą być wykorzystywane do wykrywania emisji dwutlenku azotu z dokładną rozdzielczością przestrzenną, co jest szczególnie przydatne na obszarach miejskich, gdzie źródła zanieczyszczeń są liczne i blisko siebie.
"Nasze odkrycia zwiększają użyteczność satelitów Sentinel-2, pozwalając im przyczynić się do monitorowania jakości powietrza poprzez wskazywanie źródeł zanieczyszczeń, co było wyzwaniem dla tradycyjnych instrumentów satelitarnych wykrywających dwutlenek azotu."
Użycie tych satelitów do monitorowania zanieczyszczenia powietrza nie jest pozbawione wyzwań.
Daniel wyjaśnia: "Odkryliśmy, że satelity działają najlepiej na jasnych i jednolitych powierzchniach i mogą zmagać się z obszarami o złożonym terenie lub ciemnych powierzchniach. Jednak nawet z tymi ograniczeniami oferują one nowe, potężne narzędzie do identyfikacji i monitorowania źródeł zanieczyszczeń."
Sukces badania w wykorzystaniu satelitów Landsat i Sentinel-2 do tego celu otwiera nowe możliwości monitorowania środowiska. Zapewnia nowy sposób zrozumienia i zwalczania zanieczyszczenia powietrza, zwłaszcza w regionach, w których brakuje tradycyjnych systemów monitorowania.
Dzięki wykorzystaniu tych satelitów naukowcy i decydenci mogą uzyskać lepszy wgląd w źródła i trendy emisji dwutlenku azotu, pomagając w tworzeniu skuteczniejszych strategii poprawy jakości powietrza i ochrony zdrowia publicznego.
Misja Copernicus Sentinel-2 zapewnia obrazy optyczne o wysokiej rozdzielczości do monitorowania użytkowania i zmian gruntów, uszczelniania gleby, zarządzania gruntami, rolnictwa, leśnictwa i klęsk żywiołowych, w tym powodzi, pożarów lasów i osuwisk.
Misja składa się z dwóch satelitów Sentinel-2A i Sentinel-2B, wystrzelonych odpowiednio w 2015 i 2017 roku. Zbliżające się wystrzelenie Sentinel-2C w dniu 4 września 2024 r. jeszcze bardziej rozszerzy te możliwości.
Sentinel-2C, podobnie jak jego poprzednicy Sentinel-2A i -2B, będzie kontynuował dziedzictwo misji, dostarczając krytycznych danych do monitorowania środowiska, generując obrazy optyczne od widzialnego do krótkofalowego podczerwonego obszaru widma elektromagnetycznego.
Z wysokości 786 km satelita "C" zapewni ciągłe obrazowanie w 13 pasmach spektralnych z rozdzielczością 10, 20 lub 60 metrów i wyjątkowo dużą szerokością pokosu wynoszącą 290 km.
Satelity Sentinel są częścią programu Copernicus, europejskiego programu monitorowania środowiska, zarządzanego przez Komisję Europejską we współpracy z ESA.
Polubiłeś już tę stronę, możesz ją polubić tylko raz!
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
