Scienziati della NOAA, della NASA e di 21 università di tre paesi stanno implementando strumenti all’avanguardia in molteplici campagne di ricerca coordinate questo mese per indagare su come le fonti di inquinamento atmosferico si sono spostate negli ultimi decenni.
Dagli anni ’70, gli scienziati statunitensi e le autorità di regolamentazione ambientale hanno compiuto progressi significativi nella riduzione dell’inquinamento atmosferico ripulendo le emissioni dai tubi di scappamento e dalle ciminiere. Eppure i livelli di due dei tipi più dannosi di inquinamento, l’ozono troposferico e il particolato fine, sono diminuiti solo modestamente negli ultimi anni. Entrambi contribuiscono ancora alla morte prematura di oltre 100.000 americani ogni anno.
“Si tratta di un’indagine scientifica senza precedenti – per portata, scala e sofisticazione – di una minaccia alla salute pubblica in corso che uccide persone ogni anno”, ha affermato l’amministratore del NOAA Rick Spinrad, PhD. “Nessuna agenzia o università potrebbe fare qualcosa di simile da sola.”
Questo mese, gli scienziati della NOAA, della NASA e di 21 università di tre paesi stanno conducendo molteplici campagne di ricerca coordinate per indagare su come le fonti di inquinamento atmosferico si sono spostate negli ultimi decenni. (Credito immagine: NOAA)
Utilizzando più satelliti, sette velivoli di ricerca, veicoli, dozzine di installazioni fisse – persino zaini strumentati – gli scienziati misureranno l’inquinamento atmosferico da fonti che includono trasporti, strutture industriali, agricoltura, incendi e prodotti di consumo come vernici, pesticidi e profumi. I dati saranno esaminati, analizzati e analizzati attraverso sofisticati modelli chimici e meteorologici dagli scienziati e dall’Agenzia statunitense per la protezione dell’ambiente (EPA) nel tentativo di migliorare le previsioni sull’inquinamento atmosferico. I risultati saranno condivisi con i funzionari ambientali statali e locali per informare le decisioni sui modi più efficaci per ridurre l’inquinamento atmosferico.
I dati saranno utilizzati anche per valutare le prime osservazioni fatte dall’innovativo strumento di collegamento fuori sede TEMPO della NASA, il primo sensore geostazionario spaziale per misurare continuamente l’inquinamento atmosferico in tutto il Nord America. Le lezioni apprese aiuteranno lo sviluppo dei nuovi satelliti GeoXO sviluppati congiuntamente da NOAA e NASA.
Sondare le cause dell’inquinamento persistente
L’EPA, che stabilisce le normative nazionali sulla qualità dell’aria, elenca attualmente circa 200 contee degli Stati Uniti che non soddisfano lo standard sull’ozono di 8 ore stabilito nel 2015. Sessantanove contee non soddisfano lo standard per il particolato fine, o PM2,5, stabilito 2006. Dopo decenni di diminuzione dell’ozono troposferico e del particolato fine negli Stati Uniti, negli ultimi anni le tendenze al ribasso sono rallentate.
Scienziati di quattro laboratori di ricerca NOAA, guidati dal Chemical Sciences Laboratory (CSL), insieme a scienziati satellite NOAA e piloti di ricerca, stanno conducendo tre dei progetti di ricerca. Il più grande, AEROMMA, ha scienziati e collaboratori NOAA che gestiscono 30 strumenti specializzati a bordo del laboratorio volante DC-8 della NASA, raccogliendo una miriade di misurazioni chimiche su città altamente popolate, tra cui New York City, Chicago, Toronto e Los Angeles.
“Per fare progressi nella riduzione dell’inquinamento atmosferico che influisce negativamente su milioni di americani, dobbiamo avere una migliore comprensione delle attuali fonti di inquinanti e di cosa succede a questi inquinanti una volta che sono nell’atmosfera”, ha affermato lo scienziato del CSL Carsten Warneke, uno degli scienziati della missione del progetto AEROMMA.
Per decenni, le emissioni di combustibili fossili sono state la fonte primaria di composti organici volatili urbani o VOC, che insieme agli ossidi di azoto, o NOx, agiscono come precursori sia dell’ozono troposferico che dell’inquinamento da particolato. Poiché i COV del settore dei trasporti sono diminuiti, una recente ricerca del NOAA mostra che i prodotti di consumo derivati da combustibili fossili (i cosiddetti “prodotti chimici volatili”) possono ora contribuire fino al 50% delle emissioni totali di COV petrolchimici nelle città urbane densamente popolate. Questi potrebbero non essere adeguatamente contabilizzati negli inventari delle emissioni o considerati nelle strategie di gestione della qualità dell’aria.
Le campagne potrebbero anche avere l’opportunità di indagare su un’altra fonte emergente di inquinamento atmosferico: il fumo degli incendi che ha ricoperto gli stati del Midwest e della costa orientale quest’estate.
Raccolta dati dai marciapiedi ai satelliti
Mappa della media annuale delle misurazioni della densità della colonna TROPOMI NO2 aprile 2018-marzo 2019 che mostra i domini di campionamento primario (cerchi pieni) e secondario (cerchi tratteggiati) attualmente pianificati durante STAQS all’interno del campo di considerazione TEMPO (contorno nero).
I ricercatori della NASA stanno anche dispiegando due dei loro velivoli di ricerca Gulfstream con il DC-8, mappando la qualità dell’aria e il metano da altitudini elevate sulle cinque città mentre il DC-8 raccoglie misurazioni ad altitudini inferiori. Analogamente agli altri progetti, i dati raccolti dalla missione STAQS della NASA saranno confrontati con le stime ad alta risoluzione di TEMPO di gas traccia e aerosol, nonché con gli inventari delle emissioni e i processi atmosferici.
“La NASA è entusiasta di collaborare con NOAA ed EPA durante queste campagne sul campo per imparare come utilizzare al meglio il satellite TEMPO per osservare i cambiamenti orari della qualità dell’aria su scala locale nel Nord America”, ha affermato Barry Lefer, scienziato del programma della NASA per la composizione troposferica.
Una missione di ricerca simultanea della NOAA, CUPiDS, utilizzerà l’aereo di ricerca Twin Otter della NOAA per concentrarsi sulla meteorologia e sulla dinamica dell’atmosfera che crea e trasporta sostanze inquinanti dall’area metropolitana di New York sottovento sopra il sud del New England. Un altro elemento accoppia un velivolo di collegamento fuori sede Cessna con strumentazione dell’Università del Maryland e un SUV con strumentazione NOAA che effettua misurazioni simultanee in aria e in superficie per comprendere meglio la distribuzione verticale dell’inquinamento atmosferico e delle emissioni di gas serra nel corridoio nord-orientale da DC-Baltimora fino a New York e Long Island Sound.
Sul campo, i ricercatori della Yale University, Aerodyne Research Inc. e altri collaboratori finanziati dal NOAA effettueranno misurazioni da un sito sul tetto del campus del City College di New York, sottovento a Guilford, nel Connecticut, da una torre di ricerca di 62 metri a Long Island, in coordinamento con i voli DC-8 e Twin Otter. L’ufficio del programma climatico della NOAA sta fornendo importanti finanziamenti per questi e altri studi affiliati.
“Questa rete regionale di siti a terra ha un enorme potenziale per aiutarci a comprendere l’inquinamento atmosferico urbano e sottovento, non solo oggi, ma in un clima in continua evoluzione”, ha affermato il professore di Yale Drew Gentner, che coordina i siti a terra a New York e nel Connecticut.
A Manhattan, gli scienziati trasporteranno sensori di inquinamento atmosferico negli zaini in un progetto pilota NOAA per studiare l’ozono superficiale e il PM2.5 nei quartieri scarsamente serviti di New York City, dove l’inquinamento ha un impatto diretto sulla salute umana, specialmente durante le ondate di calore.
Legando tutto insieme
“Il gran numero di partecipanti, le misurazioni, la varietà di piattaforme coinvolte e il modo in cui lavorano insieme in modo altamente coreografato e coordinato è unico”, ha affermato il direttore di CSL David Fahey. “Il nostro obiettivo è una visione completa dell’inquinamento atmosferico negli Stati Uniti per migliorare le previsioni sulla qualità dell’aria urbana e regionale e promuovere la salute della nostra nazione”.
Per gentile concessione di NOAA.
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