Le 1er juillet 2020, le spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) à bord du satellite Terra de la NASA a acquis cette image en couleurs vraies des Grands Lacs. Crédit :NASA/MODIS Land Rapid Response Team/Goddard Space Flight Center
Les agences de planification de la qualité de l'air dans la région des Grands Lacs aux États-Unis incluent désormais des données satellitaires à haute résolution de la NASA et des observations de la Terre en temps quasi réel dans leurs évaluations de la pollution par l'ozone. Créer des modèles qui prédisent avec précision les brises complexes de lac et de terre le long du littoral du lac Michigan est très difficile, mais il est également essentiel de comprendre comment la pollution à l'ozone circule dans la région.
Le climat unique du littoral du lac Michigan peut créer des poches de niveaux élevés d'ozone au niveau du sol. Ce polluant atmosphérique est créé par les émissions des voitures, des camions, des centrales électriques à combustible fossile et d'autres sources. Il est également surveillé par les régulateurs locaux et fédéraux, qui exigent que les États « atteignent » ou respectent les normes fédérales de qualité de l'air.
"Nos États membres sont confrontés à plusieurs zones de non-réalisation dans cette région qui violent les normes fédérales sur l'ozone", a déclaré Zac Adelman, chef du LakeMichiganAir Directors Consortium (LADCO). "Ce système est opérationnel et nous l'utilisons d'un point de vue politique maintenant - nous déployons activement les systèmes de modélisation développés dans le cadre de ce projet pour simuler les efforts d'atténuation et informer les stratégies de réalisation des États."
Pour s'assurer que les bonnes données arrivaient entre de bonnes mains et dans le bon format, ce projet financé par la NASA a travaillé avec LADCO et le Département des ressources naturelles du Wisconsin (WDNR) pour créer un outil de modélisation qui intègre les données satellitaires dans les efforts de surveillance de l'ozone. Adelman a déclaré que cela était important pour améliorer la confiance dans les décisions politiques visant à réduire la pollution par l'ozone. Les données proviennent de sources telles que la NASA et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
"Nous avons testé de nombreux ensembles de données de surface différents de la NASA et de la NOAA pour déterminer comment nous pouvons les combiner pour produire l'estimation la plus précise des conditions météorologiques qui influencent ces concentrations d'ozone", a déclaré Jason Otkin, chercheur principal du projet et scientifique associé à le Space Science and Engineering Center de l'Université du Wisconsin-Madison.
"C'est vraiment excitant de voir comment LADCO a fonctionné avec ces ressources et comment ils ont été si engagés tout au long du processus", a déclaré Otkin.
Adelman de LADCO a accepté. "Ce projet nous a vraiment aidés à ajouter de la valeur aux modèles météorologiques et de qualité de l'air que nous utilisons pour soutenir les décisions dans les États, ce qui nous permet d'aider plus facilement nos États membres à évaluer les niveaux d'ozone et à respecter les normes fédérales de pollution", a déclaré Adelman.
Ces deux images montrent comment une poche de concentration accrue de dioxyde d'azote (NO2), représentée en jaune, est apparue dans les 24 heures dans la région de Schiller Park le long du rivage du lac Michigan en juin 2017 résultant de la transition du week-end (dimanche) au lundi. Ces données ont été acquises via des observations au sol et l'instrument d'avion Geostationary Trace gas and Aerosol Sensor Optimization (GeoTASO) de la NASA. Crédit :NASA/Fondation nationale des sciences
En plus du vent et de la météo, la NASA fournit d'autres observations de la Terre qui affectent l'environnement complexe autour des Grands Lacs. Celles-ci incluent des données haute résolution sur l'humidité et la température du sol provenant du système d'information sur les terres de la NASA et du centre de recherche et de transition sur les prévisions à court terme (SPoRT), qui intègre des données de la mission Soil Moisture Active Passive (SMAP) de la NASA et des sources de la NOAA telles que la série GOES. de satellites. L'équipe intègre la température de surface du lac et les données de la végétation de la suite de radiomètres d'imagerie infrarouge visible (VIIRS) à bord de l'instrument conjoint NASA-NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP), et du spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) à bord du Terra de la NASA et les satellites Aqua.
Pour évaluer l'efficacité de ces modèles informatiques complexes des régions des Grands Lacs, l'équipe du projet Santé et qualité de l'air de la NASA s'est appuyée sur des travaux antérieurs dans la région, y compris une étude de 2017 axée sur la qualité de l'air de l'ozone local près du lac Michigan, et une récente campagne pour cartographier points chauds d'ozone autour des Grands Lacs.
En utilisant cette vue d'en haut, l'équipe du projet a également travaillé avec des partenaires locaux de la qualité de l'air à LADCO pour exécuter leur modèle afin d'améliorer la précision des simulations, permettant ainsi des mesures d'action plus précises.
"Auparavant, LADCO effectuait des simulations de la qualité de l'air avec l'Environmental Protection Agency à une résolution de 12 kilomètres", a déclaré Brad Pierce, membre de l'équipe du projet. "Nous avons pu améliorer cette résolution, en la portant à 1,3 kilomètre et en augmentant la précision des simulations de plus de 30 %."
En travaillant directement avec les utilisateurs finaux, l'équipe a pu affiner activement le processus de modélisation alors que LADCO teste ces cartes en temps réel. Otkin et son équipe ont des appels techniques mensuels avec LADCO et des appels trimestriels avec WDNR pour apporter d'autres ajustements au système maintenant qu'il est en service.
"Les partenariats les plus efficaces sont ceux où vous ne faites pas que jeter quelque chose par-dessus la clôture", a déclaré Pierce, "mais vous travaillez avec l'utilisateur, intégrez ses commentaires et lui donnez en fait un outil entièrement opérationnel qui est vraiment personnalisé pour ses besoins. C'est ce que nous avons pu faire ici - LADCO a été un participant aussi actif que nous en termes de recherche, un véritable partenaire. »
Les résultats signifient que les États membres de LADCO peuvent planifier avec plus de confiance des stratégies pour se conformer aux normes fédérales sur l'ozone pour les années à venir, a déclaré Adelman. Il a ajouté que les États membres de LADCO comptent sur les estimations plus précises des observations de la Terre de la NASA pour la date à laquelle leurs plans officiels de lutte contre l'ozone et d'atteinte des objectifs de qualité de l'air spécifiques à l'État seront présentés à l'Environmental Protection Agency en 2023. + Explorer plus loin
