Regardez autour de vous. Pouvez-vous voir l'air? Non?

Heureusement, de nombreux satellites d'observation de la Terre de la NASA peuvent voir ce que l'œil humain ne peut pas voir, y compris les polluants potentiellement nocifs qui persistent dans l'air que nous respirons. Du point de vue de l'espace, ces satellites nous aident à mesurer et à suivre la pollution de l'air à mesure qu'elle se déplace autour du globe et ont contribué de manière significative à notre quête de plusieurs décennies pour un air plus pur.

Quand on parle de "pollution de l'air, " nous faisons référence à des produits chimiques ou des particules dans l'atmosphère qui sont connus pour avoir des effets négatifs sur la santé des humains. Le Clean Air Act de 1970 a établi une législation qui exige le suivi de six de ces polluants - le dioxyde d'azote (NO2), L'ozone au niveau du sol, monoxyde de carbone, particules (taches microscopiques de matière solide ou liquide dans l'air), le dioxyde de soufre, et plomb. Les instruments satellitaires mesurent tous ces éléments, à l'exception du plomb.

La NASA est impliquée dans l'étude de la qualité de l'air depuis des décennies depuis l'espace et avec des capteurs au sol, créer une série chronologique d'enregistrements de données mondiales essentielles pour comprendre les impacts et les causes de la pollution de l'air et pour aider à concevoir des solutions. Cet article met en lumière quelques-uns des nombreux projets en cours et prévus pour les années à venir.

Mesuré dans l'espace, Utilisé sur Terre

En analysant les données spatiales, une chose est très claire :la réduction des émissions provenant des activités humaines peut avoir un effet profond sur la qualité de l'air.

La récente réponse à grande échelle de la Chine à la pandémie de COVID-19, qui comprenait des quarantaines et des limitations sur les activités industrielles et les voyages, en est un exemple particulièrement frappant. Les données des instruments des satellites Aura de la NASA et Sentinel-5 de l'Agence spatiale européenne ont montré une diminution significative du dioxyde d'azote (NO2), un gaz nocif émis par les centrales électriques, des installations industrielles et des véhicules à moteur—sur une grande partie du pays pendant cette période.

La pandémie présente un cas d'utilisation unique pour les observations spatiales de la Terre; cependant, Les données satellitaires sur la qualité de l'air ont des applications dans un large éventail de disciplines. C'est là que le programme d'applications Santé et Qualité de l'Air de la NASA démontre sa valeur. Le programme établit des partenariats inestimables avec d'autres organismes, l'industrie et les organisations à but non lucratif pour faciliter l'utilisation de ces données dans la résolution de problèmes du monde réel.

« Nous avons financé un projet mené par l'Environmental Protection Agency (EPA) pour intégrer les observations de la Terre de la NASA dans leur système « AirNow », ", a déclaré le directeur du programme John Haynes.

Le système AirNow est la plate-forme de l'EPA pour la distribution nationale, rapports et prévisions sur la qualité de l'air en temps réel. Les mesures proviennent principalement de milliers de stations de surveillance au sol à travers les États-Unis, Mexique, et le Canada ; cependant, ces stations de surveillance au sol ne sont pas exhaustives.

"Les moniteurs au sol couvrent une bonne partie des États-Unis, surtout autour des agglomérations. Mais il y a de grandes parties du pays qui n'ont pas de stations de surveillance, " a déclaré Haynes. " En introduisant des observations optiques de profondeur d'aérosol par satellite de l'instrument MODIS, nous pouvons mesurer ces zones aussi, ce qui nous permet de former une image plus précise de la façon dont la pollution de l'air - et en particulier les particules fines - est répartie à travers le pays et comment elle change au fil du temps. »

En intégrant les données de l'Ozone Monitoring Instrument (OMI), une contribution néerlando-finlandaise à la mission du satellite Aura de la NASA, l'EPA et la NASA ont également pu identifier une baisse significative du NO2 au cours des 15 dernières années aux États-Unis - preuve que les réglementations mises en place par le Clean Air Act il y a 50 ans - réglementations sur la consommation d'essence des véhicules, une transition vers des carburants plus propres, et ainsi de suite—sont, En effet, travail.

« Nous avons pu montrer que depuis 2004, Les niveaux de NO2 ont chuté jusqu'à 50 % selon la région métropolitaine dont nous parlons. En réalité, l'air aux États-Unis est maintenant le plus pur qu'il a été dans l'ère industrielle moderne, ", a déclaré Haynes.

Relier les points (de données)

Avec l'abondance de données qui arrivent - il y a des dizaines de satellites d'observation de la Terre actuellement en orbite - l'un des plus grands défis est de connecter les parties prenantes avec les bons "outils" ou ensembles de données pour ce qu'ils essaient d'accomplir, et dans certains cas, leur apprendre à intégrer ce type de données dans leur planification.

« Pour régler ce problème, notre équipe a développé un site Web où nous aidons les utilisateurs à naviguer dans toutes ces ressources, de quelqu'un qui n'a jamais vraiment utilisé les données satellitaires auparavant à des acteurs plus avancés cherchant à prendre de meilleures décisions et à informer le public sur les questions de qualité de l'air, " dit Tracey Holloway, chef de l'équipe des sciences appliquées de la santé et de la qualité de l'air (HAQAST) financée par la NASA, un groupe de scientifiques de la qualité de l'air et de la santé publique des bureaux gouvernementaux et des universités à travers le pays.

Les feux de forêt en Californie, par exemple, ont causé des problèmes de qualité de l'air ces dernières années. Une équipe de tigres HAQAST a pu examiner les émissions et développer de nouvelles méthodes d'utilisation des données existantes des instruments VIIRS et MODIS pour aider l'État de Californie dans sa compréhension et sa quantification des émissions. HAQAST a également aidé à mettre les données de satellites plus récents comme GOES-16 entre les mains de l'État.

Selon le rapport sur la charge mondiale de morbidité, la pollution de l'air est la principale cause environnementale de mortalité, une statistique dont beaucoup dans le secteur de la santé publique sont bien conscients. Et la disponibilité des observations satellitaires modifie le dialogue qui l'entoure.

« Juste au sein de la communauté de la santé, nous avons observé la tendance croissante des collaborations de recherche qui relient l'expertise entre les disciplines de la santé environnementale. Alors que nous continuons à former le personnel de santé mondial, nous devons identifier les compétences qui peuvent préparer la main-d'œuvre à gérer les risques émergents de l'avenir. Par exemple, un ensemble de compétences est la connaissance et l'utilisation de sources de données innovantes, y compris les données satellitaires, qu'elles appliquent les données à des fins de recherche ou interprètent les résultats pour des activités de sensibilisation éducative, " a déclaré Helena Chapman, directeur de programme associé des applications NASA Health and Air Quality.

Holloway ajoute, « L'abondance des données satellitaires en ce moment est incroyable. Rien qu'au cours des 10 dernières années, il a été remarquable combien d'agences, à but non lucratif, les villes et les États ne savent même pas que les satellites peuvent détecter la pollution atmosphérique à l'utilisation active des données dans leurs opérations quotidiennes. »

Regarder vers l'avant

À l'heure actuelle, nos satellites peuvent mesurer quotidiennement un certain nombre de produits chimiques dans l'air au-dessus des États-Unis et dans le monde. Mais plusieurs missions dont le lancement est prévu dans les prochaines années pourront faire encore mieux.

Par exemple, la mission Tropospheric Emissions:Monitoring Pollution (TEMPO) est conçue pour mesurer plusieurs polluants différents, dont le NO2 et l'ozone, au-dessus des États-Unis à chaque heure de clarté. TEMPO donnera aux scientifiques la possibilité de voir comment les sources et les concentrations de pollution changent au cours d'une journée. Fait partie d'une constellation internationale de satellites similaires qui comprend le spectromètre de surveillance de l'environnement géostationnaire (GEMS) de Corée du Sud, et le Sentinel-4 de l'Agence spatiale européenne, TEMPO devrait être lancé en 2022.

La mission Imageur Multi-Angle pour Aérosols (MAIA), également prévu de lancer au début des années 2020, améliorera notre compréhension des particules, ces minuscules, particules microscopiques persistantes dans l'air, avec un accent particulier sur les grandes régions métropolitaines. Des données comme celles-ci aideront la communauté de la santé à mieux comprendre le lien entre les polluants aérosols et les problèmes de santé, y compris les issues défavorables à la naissance et les maladies cardiovasculaires.

"MAIA va nous permettre d'étudier ces aérosols en détail, dites-nous quelle est leur taille et combien d'entre eux appartiennent à cette très petite catégorie qui est la plus nocive pour la santé humaine, " a déclaré Barry Lefer, scientifique du programme de composition troposphérique de la NASA. "Nous pourrons également mieux comprendre de quoi sont faites les particules qui nous mèneront d'où elles viennent (comme les gaz d'échappement des automobiles par exemple)."

Encore plus loin dans le futur, les possibilités sont nombreuses.

« J'aimerais voir un avenir où les données d'observation de la Terre en temps réel sont disponibles de manière transparente et continue pour tous, de l'orbite à la paume de votre main, ", a déclaré Haynes. "Cela permettrait à n'importe qui de prendre des décisions rapides concernant la qualité de l'air et sa santé."