Copernicus potvrđuje smanjenje razina NO2 u Sjevernoj Italiji od početka karantene (video animacija)

Usred mjera poduzetih za suzbijanje COVID-19, Copernicus od sredine veljače prati tjedno  smanjenje površinske koncentracije NO2 od 10%.

Dok je pitanje poboljšane kvalitete zraka sekundarno u svijetu koji se suočava s krizom COVID-19, satelitska promatranja otkrila su nagle promjene razine aktivnosti u Sjevernoj Italiji, gdje gusta površinska promatranja zagađivača dušikovog dioksida (NO2) pokazuju postupni trend smanjenja od oko 10% tjedno u posljednjih četiri do pet tjedana.

Copernicus služba za nadzor atmosfere (CAMS), koju provodi Europski centar za vremenske prognoze srednjeg dometa u ime Europske komisije, pruža svakodnevnu analizu satnih koncentracija regulatornih onečišćujućih tvari u zraku, koja može poslužiti kao temelj za kvantitativnu i detaljniju procjenu promjena koncentracija identificiranih satelitom i pripisane učincima mjera protiv COVID-19 u cijelom svijetu.

Regionalne analize kvalitete zraka CAMS dolaze u obliku satnih mrežnih karti koje se dobivaju kombiniranjem satelitskih promatranja, površinskih in situ opažanja i numeričkog modeliranja. Ispod se nalazi satni prikaz površinske koncentracije NO2 od 1. siječnja za grad Milano.

Iako nije vidljiv jasan trend tijekom prvih pet tjedana 2020. godine, trend pada može se primijetiti počevši od 6. tjedna do danas. Prosječne koncentracije NO2 u siječnju su bile oko 65 g.m-3, u veljači 45 g.m-3, te u prvoj polovici ožujka oko 35 g.m-3. Linearni trend pada na dnevnom prosjeku od 6. tjedna je -4g.m-3 tjedno. Slični padajući trendovi zabilježeni su i za ostale gradove sjeverne Italije, poput Torina ili Bergama. Na Istoku se čini da je riječ o značajnoj promjeni: u Bologni su koncentracije u siječnju bile u prosjeku oko 30 g.m-3, a od početka veljače su oko 15 g.m-3 (35 g.m-3 i 15 g.m-3 za Veneciju).

„Ono što satelit primjećuje proporcionalno je vertikalno integriranoj količini zagađivača od tla do vrha atmosfere“, objašnjava Vincent-Henri Peuch, voditelj Službe za nadzor atmosfere Copernicus. „To se prilično razlikuje od koncentracija na površini, a još više od emisija. S obzirom na ta ograničenja, nevjerojatno je da se može prepoznati signal padajućih razina aktivnosti. To pokazuje koji je opseg mjera koje je poduzela Italija. "

NO2 je kratkotrajni zagađivač. Nakon emitiranja, u atmosferi će općenito zadržati kraće od jednog dana prije taloženja ili reakcije s drugim plinovima. To znači da ovaj zagađivač ostaje jako blizu mjesta emitiranja. Većina njegovih izvora emisije nalazi se na površini i generirana je ljudskim aktivnostima poput prometa, proizvodnje energije, grijanja kućanstava, industrije, itd. Izvori se uvelike razlikuju tijekom dana, a ovise i o danu u tjednu i mjesecu. Također ovise i o čimbenicima kao što su vremenske prilike, jer će hladnoća potaknuti povećano grijanje i energetsku potrebu kućanstava.

CAMS kontinuirano prati kvalitetu zraka u Europi i na globalnoj razini, pružajući podatke većini vodećih web stranica i aplikacija za pametne telefone poput Windy, The Weather Channel, Breezometer ili Plume Labs.

Dodatni materijali:

Što je CAMS?

CAMS je implementirala ECMWF u ime Europske komisije.

Regionalne analize kvalitete zraka CAMS operativno izrađuje konzorcij izvođača pod vodstvom Météo-France i INERIS (Francuska). Ti se partneri oslanjaju na opažanja kvalitete površinskog zraka koje dostavlja Europska agencija za okoliš koja ih prikuplja od svake pojedine zemlje.

Regionalne analize kvalitete zraka CAMS dolaze u obliku satno umreženih karti, a dobivaju se kombiniranjem satelitskih opažanja, površinskih in situ opažanja i numeričkog modeliranja koje oponašaju zakone fizike i kemije u atmosferi. Prikupljeni podaci visoke su kvalitete i mogu se smatrati vjerodostojnim podacima. Glavno ograničenje ovih podataka je da ne mogu uzeti u obzir prostornu varijabilnost i lokalne učinke koji se javljaju unutar nekoliko metara do stotina metara u blizini izvora, poput dijelova ceste s velikim prometom ili dimnjaka elektrane. Podaci su reprezentativni za prosječne pozadinske vrijednosti mreže veličine od 10 do 10 km. Podaci se mogu dobiti otvoreno i besplatno iz CAMS-ove baze atmosferskih podataka (http://ads.atmosphere.copernicus.eu).

Mogu li sateliti doista opaziti zagađenje zraka na površini?

Instrument TROPOMI Europske komisije Copernicus Sentinel-5 (S-5P) koristi dosad neviđenu prostornu rezoluciju od 3,5km x 5km, koja omogućuje pregled karta mnogih zagađivača zraka, poput NO2. Satelitska promatranja imaju određena ograničenja u stupnju detalja na kojem se mogu koristiti za praćenje zagađivača zraka. Prvo, oni vrše mjerenja iz satelita u niskoj Zemljinoj orbiti i pružaju samo jedno mjerenje dnevno za svako mjesto na Zemlji: na primjer, prelazno vrijeme S-5P je 13:30 Srednje lokalno solarno vrijeme. Drugo, fizika atmosfere je takva da za zagađivače poput NO2, mjerenja nisu moguća ili su značajno degradirana u prisustvu oblaka i sitnih čestica suspendiranih u zraku (aerosol). Tijekom zime u Europi to znači da se može koristiti samo oko 25% podataka. Da bi se nadišao ovaj problem, promatranja se mogu uprosječiti u dužim vremenskim razdobljima (obično u prosjeku od 10 dana) kako bi se za svaku lokaciju u svakom prosječnom razdoblju održalo barem jedno ili dva mjerenja. Konačno, i najvažnije, satelit primjećuje proporcionalno vertikalnu integriranu količinu zagađivača od tla do 10 km (tropopauza); to se očito razlikuje od površinskih koncentracija, a kamoli emisija uzrokovanih ljudskim aktivnostima. S obzirom na ta ograničenja, upečatljivo je da se može otkriti jasan signal padajuće razine aktivnosti. U Europi se u svakoj pojedinoj zemlji vrši izrada visokokvalitetnih površinskih opažanja, a prikuplja ih Europska agencija za zaštitu okoliša u gotovo stvarnom vremenu. Ova zapažanja mogu poslužiti kao temelj za procjenu stvarnosti signala koje je detektirao satelit.

Kakva je situacija u ostalim dijelovima Europe?

U ostalim dijelovima Europe, otkrivanje statistički robusnog trenda još je izazovnije, kao što je vidljivo na prikazu ispod za neke prijestolnice sjeverozapadne Europe. Vremenske epizode visoke (između 3. i 4. tjedna; 6. tjedan) i niske površinske koncentracije NO2 glavna su obilježja koja se mogu vidjeti.

Kakvi su planovi Copernicusa za praćenje emisija pomoću satelita u budućnosti?

Kao dio programa Copernicus, CAMS trenutno razvija kapacitet za izravno izbacivanje emisija, koristeći daljnje napredne tehnike modeliranja. Važan dio ovoga bit će nova generacija satelita koji nadziru zagađivače zraka. Oni će se ukrcati na geostacionarnu platformu i pružati će satna promatranja nad odabranim dijelom svijeta. Satelit Cheollian 2B korejskog Instituta za zrakoplovna istraživanja, koji je lansiran u orbitu na raketi Arianespace Ariane 5 18. veljače, domaćin je prvog takvog instrumenta, GEMS (spektrometar za geostacionarni nadzor okoliša); očekuju se da će znanstveno korisni podaci, koji pokrivaju dijelove Azije, biti dostupni krajem ove godine. Slični instrumenti planirani su u SAD-u (TEMPO) i Europi. Kao dio Copernicusa, Eumetsat-ov Meteosat treće generacije Sentinel-4 predstavit će se krajem 2022. ili 2023. Sentinel-4 bit će okosnica za planiranu informacijsku službu CAMS-a o emisijama, kojom će upravljati ECMWF.