Los satélites siguen la contaminación del ozono controlando sus ingredientes clave
La contaminación del ozono cerca de la superficie de la Tierra es uno de los principales ingredientes del smog del verano y una de las principales causas de la mala calidad del aire.
Sin embargo, no se puede medir directamente desde el espacio debido a la abundancia de ozono en la atmósfera, que oscurece las mediciones de ozono en la superficie. Ahora los investigadores financiados por la NASA han ideado una forma de utilizar los satélites para medir los gases precursores que contribuyen a la formación de ozono.
Al diferenciar entre tres posibles condiciones que conducen a la producción de ozono a nivel del suelo, las observaciones pueden ayudar a los gerentes de calidad del aire a evaluar los enfoques más efectivos para la reducción de emisiones y las mejoras en la calidad del aire.
A gran altura, el ozono actúa como protector solar de la Tierra a partir de la dañina radiación ultravioleta. A bajas altitudes, el ozono es un peligro para la salud que contribuye a problemas respiratorios como asma y bronquitis.
Cerca del suelo, el gas se forma a través de reacciones químicas complejas iniciadas por la luz solar y que involucran compuestos orgánicos volátiles COV (o VOC en inglés, volatile organic compounds) y óxidos de nitrógeno (NOx). Resulta que el formaldehído (un COV) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son medibles desde el espacio por el Instrumento de Monitoreo de Ozono, OMI, holandés-finlandés a bordo del satélite Aura de la NASA.
"Estamos utilizando datos satelitales para analizar la química del ozono desde el espacio", dijo el autor principal, Xiaomeng Jin, del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty. La investigación fue publicada en el Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Ver aquí.
Mediante una combinación de modelos de computadora y observaciones basadas en el espacio, Jin y sus colegas utilizaron las concentraciones de las moléculas precursoras para inferir si la producción de ozono en un lugar determinado aumenta más en presencia de NOx, VOC o una combinación de ambos. Sus regiones de estudio se centraron en América del Norte, Europa y Asia oriental durante el verano, cuando la abundante luz solar desencadena las mayores tasas de formación de ozono.
Para comprender su impacto en la formación de ozono, el equipo investigó si los VOC o NOx eran los ingredientes que limitaban la formación de ozono. Si se pueden reducir las emisiones de esas moléculas, entonces se reducirá la formación de ozono: información crítica para los administradores de la calidad del aire.
Los investigadores encontraron que las regiones urbanas que estudiaron (mostradas arriba) están más a menudo limitadas por VOC o en un estado de transición entre VOC y NOx. En cuanto a los 12 años de mediciones de Aura, también encontraron que las circunstancias pueden cambiar. Por ejemplo, la producción de ozono de la Ciudad de Nueva York en el verano de 2005 estuvo limitada por los VOC; en 2015, había pasado a un sistema limitado de NOx gracias a los controles de contaminación establecidos a nivel regional y nacional. Esta transición significa que las futuras reducciones de NOx probablemente disminuirán aún más la producción de ozono, dijo Jin.
Los compuestos orgánicos volátiles se producen naturalmente; a menudo son emitidos por árboles en forma de formaldehído. También pueden surgir de humos de pintura, productos de limpieza y pesticidas, y son un subproducto de la quema de combustibles fósiles en fábricas y automóviles.
Los óxidos de nitrógeno son un subproducto de la quema de combustibles fósiles y abundan en las ciudades, donde son emitidos por plantas de energía, fábricas y automóviles. Debido a que los compuestos orgánicos volátiles tienen una gran fuente natural (árboles) en el este de los Estados Unidos, por ejemplo, los planes de reducción de emisiones se han centrado en los NOx, que son producidos abrumadoramente por las actividades humanas y, por lo tanto, son más controlables.
Imagen de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, usando datos de Jin, Xiaomeng, et al. (2017). Historia de Ellen Gray, Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA, con Mike Carlowicz, Earth Observatory.
Instrumento (s): Aura - OMI
NASA Earth Observatory