利用衛星精確定位和預測汙染

歐洲航天局正在擴大其衛星資料網路,以便更好地在全球範圍內追蹤空氣汙染

在NASA著手進行星座計劃——該航天局為人類進行的下一步重大舉措,希望在2020年前將美國宇航員送回月球——與此同時,歐洲航天局(ESA)已將目光投向了更多地瞭解我們自己的星球。為此,本月,該機構在義大利舉行的對流層排放監測網際網路服務(TEMIS)會議上,宣揚了其提供免費大氣和環境資料以幫助各國評估空氣汙染問題的能力。

ESA的TEMIS以該機構所謂的“近即時”方式傳遞資料,並根據對流層痕量氣體濃度、氣溶膠和紫外線(UV)輻射提供長期預測。TEMIS從其自己的衛星收集資訊,並與NASA和位於德國達姆施塔特的歐洲氣象衛星開發組織(EUMETSAT)達成協議,使其資料在其網站上可用。這些資料包括來自NASA Aura衛星上的臭氧監測儀(OMI)和MetOp衛星上的全球臭氧監測實驗(GOME-2)儀器的資訊,該衛星由EUMETSAT和ESA開發,旨在從低地球軌道提供更近距離的大氣檢視。

ESA計劃擴大TEMIS,以監測空氣汙染的跨界和半球運動。OMI和GOME-2儀器是光譜儀,可以精確定位不同波長範圍內的痕量氣體,從而在一天內測量整個地球的大氣。


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ESA地球觀測應用工程師克勞斯·澤納表示:“此資料的主要使用者是環境機構,他們必須報告諸如溫室氣體之類的事情。”他指出,歐盟(E.U.)繼續密切關注其成員國的空氣質量。他補充說,根據法律,他們必須每年報告其國家空氣質量的狀況。歐盟現在正在考慮修改其歐洲空氣質量監測法律,以強制使用衛星資料。

ESA提供的最重要資訊之一是大氣中二氧化氮(NO2)的含量資料。NO2是一種已知的汙染物,與呼吸系統疾病和環境破壞者(如氣候變化和酸雨)有關。透過ESA在1996年至2006年之間收集的資料,研究人員已經確定了主要的NO2熱點和工業罪魁禍首。

ESA的資料傳統上被歐洲共同體國家的環境保護機構使用,但其使用正在擴大。例如,哈佛大學的研究人員利用Aura的OMI資料分析了去年在北京舉行的中非峰會期間限制交通對空氣質量的影響。為了緩解交通擁堵,北京官員在會議期間將交通流量減少了30%,禁止其282萬輛私家車中的約80萬輛在城市範圍內行駛。

TEMIS使哈佛大學的研究人員能夠獲得當時城市空氣中NO2的準確、獨立測量資料。透過將衛星觀測結果與地面測量結果以及全球化學傳輸模型進行比較,他們瞭解到,大氣模型未能準確反映北京在交通限制期間二氧化氮水平顯著下降40%的情況,哈佛大學講師兼大氣化學研究助理王玉璇說。

王玉璇說:“如果沒有TEMIS資料,我認為就不可能進行”北京的排放研究。她說,中國科學家能夠提供一些資料,但這遠不及衛星捕獲的細節。王玉璇和她的同事們繼續使用ESA的資料來研究區域NO2排放分佈,並評估空氣中存在的一氧化氮(NO)和二氧化氮(統稱為NOX)的含量。

ESA的資料還被用於研究印度各地氣態汙染物排放的模式,並評估紐西蘭與空氣汙染相關的疾病的流行程度。

澤納說,該機構計劃建造併發射至少五顆“哨兵”衛星,不僅監測表明大氣中汙染的痕量氣體,還監測海洋的表面溫度、冰的運動和陸塊的移動。前三顆預計在2012年發射;其餘兩顆暫定計劃在2015年送入軌道,他說。

澤納說,ESA的目標是提供可靠的資訊,這些資訊可用於倡導和制定旨在改善環境的政策,他補充說:“我們正在為監測溫室氣體和其他環境領域提供必要的第一步。”

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