Если вам нужно было угадать, в какой части США наблюдается наихудшее загрязнение воздуха - где ветер и топография сгущаются с испарениями бензиновых машин, чтобы создать воздушную выгребную яму - такие места, как Лос-Анджелес, Атланта и в последнее время Солт-Лейк-Сити, наверное, пришло бы в голову. Реальность может стать сюрпризом. По данным агентства по охране окружающей среды, калифорнийская долина Сан-Хоакин является «домом худшего качества воздуха в стране».
Не случайно, долина Сан-Хоакин также является самым продуктивным сельскохозяйственным регионом в мире и одним из ведущих производителей молочной продукции в стране. По данным исследования 2010 года, тяжелые дизельные грузовики постоянно гудят по долине, выбрасывая 14 тонн озона, вызывающего парниковый газ, ежедневно, а корм для животных извергает колоссальные 25 тонн озона в день при его брожении. Кроме того, жаркие летние температуры способствуют формированию приземного озона, согласно Району контроля загрязнения воздуха в долине Сан-Хоакин. Загрязнение также стекает из района залива, а горы Сьерра-Невада на востоке помогают улавливать все эти загрязнители вблизи дна долины. Твердые частицы, которые создают густой серовато-коричневый смог, нависающий над долиной, имеют первостепенное значение - они связаны с болезнями сердца, детской астмой и другими респираторными заболеваниями.
Поэтому, когда НАСА разработало новое пятилетнее исследование качества воздуха, чтобы помочь отладить усилия по точному измерению загрязнения и парниковых газов из космоса, оно было нацелено на долину Сан-Хоакин. «Когда вы пытаетесь понять проблему, вы идете туда, где проблема наиболее очевидна», - сказал в интервью главный исследователь исследования Джим Кроуфорд. Для Кроуфорда грязный воздух над долиной может быть важен для оценки того, как человеческая деятельность способствует изменению климата. «Изменение климата и качество воздуха действительно восходит к одному корню в том смысле, что качество воздуха - это краткосрочный эффект воздействия человека, а изменение климата - долгосрочный эффект», - сказал Кроуфорд.
В январе и феврале НАСА отправило в небо над долиной Сан-Хоакин два исследовательских самолета для сбора данных о загрязнении воздуха. Один самолет летел на большой высоте над долиной в дневное время, вооружившись дистанционными датчиками, в то время как второй самолет совершал полеты вверх и вниз по долине, периодически скатываясь к земле, чтобы сравнить уровень загрязнения на больших и меньших высотах. Погодные воздушные шары использовались также для измерения уровня земли.
Данные NASA, собранные в эксперименте, были аналогичны тем, что спутники могут видеть из космоса: присутствие озона, мелких частиц, диоксида азота и формальдегида (предшественников загрязнения и озона) и окиси углерода (средняя продолжительность жизни которой составляет месяц и может использоваться для наблюдения за переносом загрязнений). Но спутники ограничены в своих способностях восприятия качества воздуха. «Настоящая проблема со спутниками заключается в том, что они в настоящее время недостаточно количественные», - сказал Кроуфорд Surprising Science. «Они могут в грубом смысле показать, откуда происходят вещи, но они не могут сказать вам, сколько там».
Спутники также не могут различить загрязнение на уровне земли и то, что существует в атмосфере выше. Кроме того, они кружат только один раз в день, и если это не рано утром, когда жители пригородной зоны интенсивно сжигают ископаемое топливо, или ближе к вечеру, когда выбросы уменьшились и качество воздуха ухудшилось, ученые не иметь четкое представление о том, насколько сильным может быть загрязнение. Станции мониторинга на местах также ограничены. Они дают ученым узкую картину, которая не включает в себя воздух, находящийся дальше над станцией мониторинга, или понимание того, как воздух смешивается и движется. Исследование, проведенное в исследовании НАСА, особенно то, что было получено на вертолете, заполняет эти пробелы.
Данные с полетов также будут использоваться совместно с будущими спутниками. «То, к чему мы стремимся, - это геостационарный спутник, который будет смотреть на Америку в течение дня», - сказал Кроуфорд Surprising Science. Геостационарные спутники, которые смогут измерять общий уровень загрязнения, могут зависать над одной позицией, но, как и современные спутники, исследователи нуждаются во вспомогательных данных с самолетов, подробно описывающих, как загрязнение распространяется над поверхностью Земли, например, полученное из долины Сан-Хоакин, для помочь проверить и интерпретировать то, что видят спутники. «Спутник никогда не будет работать в изоляции, а наземная станция не будет делать достаточно», - сказал Кроуфорд.
Но сначала исследование будет включено в компьютерные модели качества воздуха, которые помогут определить источники выбросов. По словам Кроуфорда, знание того, как источники работают вместе, чтобы способствовать ухудшению качества воздуха, где загрязнение и какие именно уровни оно поражает, является приоритетом для EPA, которое устанавливает нормативы по качеству воздуха, и государственными учреждениями, которые их применяют. Эти данные послужат основой для их стратегий по сокращению выбросов и очистки воздуха с минимальным воздействием на экономику и другими вопросами качества жизни. «Прогнозы качества воздуха отличные, - говорит Кроуфорд. «Но в какой-то момент люди спросят:« Почему мы ничего не делаем с этим? » Ответ в том, что мы есть ». Исследователи провели аналогичные полеты над Вашингтоном, округ Колумбия, и планируют эстакады Хьюстона и, возможно, Денвера в ближайшие годы.
Одно можно сказать наверняка: данные для информирования действий крайне необходимы. В 2011 году Национальный парк Секвойя и Кингс-Каньон, расположенный на восточной окраине долины, нарушил национальный стандарт качества атмосферного воздуха EPA в общей сложности 87 дней в году, а Фресно превысил стандартные 52 дня. Определение того, где именно происходит загрязнение и кто несет за него ответственность - цель исследования, - так сказать, будет иметь большое значение для очистки воздуха.
