Lanzado en órbita a principios de esta primavera, TEMPO, abreviatura de Emisiones troposféricas: Monitoreo de la contaminación, es el primer instrumento satelital que medirá la calidad del aire en América del Norte cada hora (durante el día) y con una resolución de unas pocas millas cuadradas. Su campo de visión se extiende desde la Ciudad de México hasta el centro de Canadá y desde el Océano Atlántico hasta el Pacífico. El instrumento de química atmosférica más nuevo de la NASA pronto comenzará a transmitir datos para uso científico.

Mientras tanto, unas 22,000 millas más abajo, una misión separada de la NASA complementará las nuevas mediciones satelitales con observaciones de la calidad del aire desde el campo. La campaña de verano de 2023 incluye una flota de aviones, laboratorios sobre ruedas, globos meteorológicos y cientos de científicos que se han movilizado para rastrear la contaminación con un detalle sin precedentes. Esa misión, Synergistic TEMPO Air Quality Science (STAQS), está examinando el aire que respiramos en varios centros de población de América del Norte: la ciudad de Nueva York, Chicago, Los Ángeles y Toronto. El objetivo es mapear los contaminantes del aire desde el suelo hasta la troposfera superior, rastrear de dónde vienen y cómo cambian hora tras hora, e identificar los vecindarios desproporcionadamente expuestos al aire insalubre.

“Es la combinación de datos satelitales, aéreos y terrestres lo que ayudará a responder la pregunta fundamental: ¿qué estamos respirando?” dijo Barry Lefer, jefe del Programa de Composición Troposférica en la sede de la NASA en Washington. “Podemos mapear las desigualdades como nunca antes”.

Uno de los contaminantes clave que monitorearán el equipo de STAQS y TEMPO es el dióxido de nitrógeno, o NO₂ , que comúnmente emiten los tubos de escape y las chimeneas y es un ingrediente clave en el ozono troposférico o smog. Las misiones también medirán partículas finas, compuestos orgánicos volátiles como formaldehído y metano y dióxido de carbono, que son potentes gases de efecto invernadero que atrapan el calor en la atmósfera terrestre.

El equipo de STAQS no está operando solo. NOAA está liderando la campaña de campo complementaria AEROMMA para estudiar la contaminación del aire este verano, uno de varios esfuerzos dirigidos por el gobierno y la universidad. Con colaboradores de más de 20 universidades, varios consorcios regionales, gobiernos estatales y locales, además de la NOAA, la NASA y otras agencias federales, los científicos están trabajando juntos para "construir una comunidad de calidad del aire de costa a costa que sea más fuerte que la suma de sus partes”, dijo Lefer.

La calidad del aire es mejor, pero no en todas partes

La mejora de la calidad del aire es una de las grandes historias de éxito de las últimas décadas, dijo Laura Judd, gerente asociada del programa de Aplicaciones de Salud y Calidad del Aire en el Programa de Ciencias Aplicadas de la NASA. Las regulaciones han llevado a reducciones significativas en las emisiones nocivas de NO₂ y han reducido drásticamente el dióxido de azufre, un impulsor de la lluvia ácida, que este último puede ser difícil de detectar utilizando instrumentos satelitales.

“Pero el desafío es que los problemas de mala calidad del aire se están localizando más”, dijo Judd.

Por ejemplo, en Chicago, un centro de carga, el equipo de STAQS monitoreará el ozono que se acumula a lo largo de la costa del lago Michigan, así como los altos niveles de escape de los camiones que afectan los vecindarios que rodean los grandes almacenes. Identificar tales discrepancias es vital porque cuando los niveles locales de contaminación del aire superan los estándares federales, los contaminantes pueden agravar las enfermedades pulmonares como el asma, el enfisema y la bronquitis crónica entre las personas que viven y trabajan en el área.

En un terraplén cubierto de hierba, un investigador sostiene un gran globo meteorológico blanco mientras, al fondo, una estación de investigación cuadrada está repleta de instrumentos científicos. La investigadora Claudia Bernier lleva un globo meteorológico a una abertura en el sitio costero de Westport, Connecticut (CTDEEP/EPA) durante el primer vuelo de investigación de STAQS el 26 de julio de 2023. La carga útil del globo tiene un instrumento de ozono que proporcionará información vertical durante el vuelo del globo. ascenso. Al fondo se encuentran un lidar TOLNet, un espectrómetro Pandora y un ceilómetro para estudiar las nubes. Créditos: NASA/Guillaume Gronoff

“¿Los contaminantes atmosféricos locales se concentran alrededor de los aeropuertos? ¿Vienen de vehículos inactivos cerca de almacenes?", dijo Judd, quien dirige el componente aéreo de STAQS. "Las personas que toman decisiones sobre la calidad del aire que afectan a las comunidades necesitan la información más precisa y precisa posible".

Para permitir ese nivel de precisión, su equipo está desplegando dos aviones de investigación equipados con sensores remotos, incluidos espectrómetros que sirven como proxy para el nuevo instrumento TEMPO en el espacio. “TEMPO on a plane” se montará en un avión Gulfstream-V provisto por el Centro Espacial Johnson de la NASA, y volará sobre las ciudades objetivo para mapear los contaminantes hasta tres veces al día. El objetivo es comprender mejor cómo factores como los patrones de tráfico y el clima influyen en la calidad del aire en diferentes momentos del día. También ayudará a los científicos a evaluar los primeros datos provenientes de la "cosa real" en órbita sobre la Tierra.

Es fundamental comprender cómo cambia la calidad del aire hora tras hora, kilómetro tras kilómetro, porque cada comunidad tiene una historia única que contar, dijo John Sullivan, quien dirige las operaciones en tierra para STAQS y estudia química atmosférica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Mientras los aviones sobrevuelan, los equipos de apoyo en tierra utilizarán remolques de investigación equipados con sensores de última generación.

"Juntos podemos obtener una perspectiva tridimensional de la contaminación del aire moviéndose y mezclándose en diferentes capas de aire", dijo Sullivan, científico del proyecto de la Red Lidar de Ozono Troposférico (TOLNet), una red de láseres de alta potencia utilizada para identificar y localizar contaminantes Por ejemplo, durante un despliegue de STAQS en Nueva York, los equipos de tierra colaboraron para rastrear una columna de ozono de 1,5 millas (2,4 kilómetros) de altura que se movía a favor del viento a través de Long Island Sound y la costa de Connecticut en un período de 8 horas.

Los instrumentos de detección remota como TOLNet y Pandora, una red global de espectrómetros de exploración del cielo que miden muchos de los mismos gases traza que TEMPO, operarán regularmente durante la campaña STAQS, proporcionando "puntos de anclaje" de observación para la misión. Además, muchos de los instrumentos STAQS se operarán en áreas donde existen equipos de análisis de trazas de gas administrados por agencias de calidad del aire nacionales y locales. La combinación de esfuerzos y herramientas de medición permitirá a los científicos comparar y aumentar todas las observaciones.

“Al final del día, los superusuarios de los hallazgos de STAQS y los datos de TEMPO serán las agencias estatales y locales de calidad del aire que fundamentalmente están tratando de abordar las preguntas sobre la salud pública y el transporte químico de los contaminantes del aire”, dijo Sullivan. “Queremos proporcionarles datos que puedan ayudar a responder esas preguntas”.

Por Sally Younger
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California.
sally.m.younger@jpl.nasa.gov

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