Quando gli effetti del Covid-19 si vedono dallo spazio

Le immagini della diminuzione dell'inquinamento atmosferico in seguito alla crisi sanitaria legata al nuovo coronavirus in Cina colpiscono perché illustrano come le attività umane abbiano un impatto sulla qualità dell'aria che respiriamo.

SNelle mappe prodotte dalla NASA, basate sui dati dei satelliti europei e americani, cosa vediamo? Una "nuvola" arancione rappresenta la quantità di biossido di azoto (NO2) contenuta nell'aria sopra la Cina nel gennaio 2020. Il biossido di azoto viene rilasciato nell'aria principalmente da veicoli e impianti industriali e può causare problemi respiratori. Un mese dopo, la “nuvola” è quasi scomparsa dalla stessa area… Coinvolto? Un forte calo dell'attività del Paese, legato all'epidemia di Covid-19 e al confinamento di parte della popolazione cinese.

I team del CNRS hanno anche evidenziato la diminuzione della quantità di monossido di carbonio (CO) nell'aria sulla Cina e sul nord Italia nel febbraio 2020 rispetto agli anni precedenti, grazie ai dati di un altro satellite: IASI.

Monossido di carbonio misurato dalla missione satellitare IASI in Cina (a sinistra) e in Italia (a destra). Poiché questo gas persiste nell'atmosfera per diverse settimane, l'impatto non si limita alle aree confinate ma si estende anche all'area circostante.
Maya George (LATMOS / CNRS), Autore previsto

I satelliti testimoniano regolarmenteeventi improvvisi o estremi : questo è stato il caso di recente con il monitoraggio dei pennacchi atmosferici emessi da incendi intensi dell'Australia. Questo può accadere anche durante forti eruzioni vulcaniche (ricordiamo l'eruzione di Eyjafjöll nel 2010 che ha paralizzato parte del traffico aereo) o picchi di inquinamento (ozono, metano, ammoniaca) sopra megalopoli o siti industriali.

I satelliti scansionano la composizione dell'atmosfera

Acquisite utilizzando strumenti posti in orbita attorno alla Terra a più di 800 chilometri sopra le nostre teste, queste osservazioni sono preziose per monitorare l'equilibrio fisico-chimico della nostra atmosfera in ogni punto del globo e quasi in tempo reale.

Tutte le alterazioni dell'equilibrio atmosferico hanno un impatto importante sul nostro ambiente e, naturalmente, sulla nostra salute e sui nostri stili di vita. Dagli anni '1980, le osservazioni hanno permesso di rilevare e comprendere il deterioramento dello strato di ozono, quella parte della stratosfera che ci protegge dai raggi ultravioletti del sole. Le pratiche industriali responsabili di questo fenomeno potrebbero essere modificate in modo che l'anomalia - che avrebbe potuto essere fatale a lungo termine per tutta la vita sulla Terra - sia "corretta". La tendenza si è invertita e prevediamo che lo strato di ozono ritorni alla normalità entro il 2050.

Oggi le emissioni in atmosfera di ulteriori gas serra (principalmente anidride carbonica e metano), legate in particolare alle industrie che utilizzano combustibili fossili e alla deforestazione, fanno salire la temperatura, sconvolgendo così il fragile equilibrio dell'intero nostro sistema Terra. Inoltre, le emissioni di inquinanti o di polveri più o meno fini sono responsabili del degrado della qualità dell'aria, le cui conseguenze sono state dimostrate sulla salute umana (o più in generale animale) e sugli ecosistemi.

Tuttavia, le soluzioni per invertire queste tendenze dannose non sono ancora state attuate e il contributo delle osservazioni per comprendere sempre più precisamente e quantificare deve servire ai nostri decisori per trovare i giusti compromessi tra misure ambientali, economiche e politiche.

Fare l'inventario delle emissioni utilizzando le osservazioni satellitari

L'Unione Europea ha istituito un vasto programma di monitoraggio ambientale denominato Copernico. Ciò include una forte componente spaziale guidata dall'Agenzia spaziale europea (ESA), "le sentinelle" responsabili dell'osservazione continua delle variabili climatiche essenziali del nostro pianeta. Per l'atmosfera, si tratta in particolare di una serie di spettrometri imbarcato o in orbita bassa (circa 800 km di altitudine) che consente l'osservazione da tutti i punti del globo almeno due volte al giorno, oppure in orbita geostazionaria (a 2 km di altitudine) per il monitoraggio continuo di un'area fissa, in questo caso l'Europa. Uno spettrometro viene utilizzato per misurare diversi elementi nell'atmosfera.

Le misurazioni ottenute dallo spazio integrano quindi le misurazioni effettuate a terra che hanno il vantaggio di fornire dati spesso più precisi in modo molto locale, mentre le misurazioni satellitari forniscono una migliore copertura spaziale temporale, utile ad esempio per monitorare il trasporto dei pennacchi di inquinamento. L'altro vantaggio delle osservazioni satellitari è la loro capacità di informarci sulla composizione atmosferica in regioni isolate e molto poco coperte da reti di misurazione del suolo.

Queste osservazioni satellitari sono quindi importanti e servono in particolare a limitare gli inventari delle emissioni, a convalidare la nostra conoscenza dei processi fisico-chimici dell'atmosfera attraverso il confronto con simulazioni modello, e a migliorare la previsione e il monitoraggio dei picchi di inquinamento. Modelli.

Strumenti al lavoro nell'osservazione dell'atmosfera

Per osservare i costituenti atmosferici, gli strumenti spaziali passivi misurano gli spettri atmosferici. Questi spettri risultano dall'interazione tra la radiazione (solare o emessa dalla Terra o dall'atmosfera) e le molecole contenute nell'aria che hanno ciascuna la propria "firma".

L'utilizzo di questi segnali permette di ripristinare le concentrazioni di gas in funzione dell'altitudine. Infatti, tutte le righe di assorbimento molecolare che costituiscono uno spettro sono tante impronte caratteristiche di ogni molecola: la posizione nello spettro indica l'identità della molecola, e la lunghezza fornisce informazioni sulla concentrazione di questi gas nell'atmosfera. Coprendo lo spettro dall'ultravioletto al lontano infrarosso, assicuriamo così di ottenere le firme di un massimo di composti chimici ma anche di coprire diversi strati dell'atmosfera dal suolo.

Lo spettro dell'elio è caratteristico di questo elemento chimico.
NASA, CC BY

Ad esempio, lo strumento europeo TROPOMI è uno spettrometro che copre un'ampia banda di spettri nel dominio dell'ultravioletto e dell'infrarosso. Ciò consente l'acquisizione di un'ampia gamma di inquinanti come biossido di azoto, ozono, formaldeide, anidride solforosa, metano e monossido di carbonio con una precisione e una risoluzione spaziale ineguagliate dallo spazio. Questo strumento fornisce quindi una mappa giornaliera del la maggior parte degli inquinanti atmosferici.

Sempre nel vicino infrarosso, la misura del progetto MICROCARB, il cui avvio è previsto per il 2021, è da parte sua dedicata alla misura del principale gas serra: l'anidride carbonica. Lo spettrometro analizza la radiazione solare riflessa dalla Terra e che, attraversando due volte l'atmosfera, viene parzialmente assorbita dalle molecole dell'atmosfera. Lo spettro solare viene così modificato e appaiono righe di assorbimento a lunghezze d'onda specifiche delle molecole incontrate. Grazie alla tecnologia è possibile identificare queste sottilissime linee di assorbimento del gas, permettendo così il ritorno del contenuto di anidride carbonica con altissima precisione.

Con il progresso delle tecnologie spaziali e digitali, è ora possibile acquisire un preciso sistema di monitoraggio atmosferico globale per comprendere e prevedere meglio i fenomeni di inquinamento. Con l'arrivo dei servizi Copernicus in Europa, l'utilizzo dei dati spaziali in sinergia con dati e modelli terrestri non sarà più limitato alla ricerca scientifica e consentirà applicazioni operative dedicate al monitoraggio della composizione atmosferica su tutto il globo. Questo è l'obiettivo del servizio CAMS (Copernicus Atmospheric Monitoring Service) pilotato dal Centro europeo per le previsioni meteorologiche (ECMWF).

Con il lancio dei satelliti MERLIN e Microcarb seguito da una sentinella europea dedicata alla CO2, la quantificazione precisa della concentrazione dei due principali gas serra consentirà di contribuire a una migliore stima dell'impronta di carbonio sulla Terra e della sua evoluzione per i prossimi anni, auspicabilmente con misure politiche per affrontare le sfide ecologiche del nostro pianeta. .The Conversation

Carole nega, Responsabile della composizione atmosferica e dei programmi climatici, Centro nazionale per gli studi spaziali (CNES)

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto licenza Creative Commons. Leggi ilarticolo originale.

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