A cím nem tévedés, a gázt a levegőben – kellően nagy koncentráció esetén, például az azt kibocsátó üzemeknél – optikai műholdképeken is ki lehet mutatni, méghozzá meglehetősen pontosan. Erre a következtetésre jutottak amerikai, kanadai és argentin kutatók, akik tanulmányukat a tekintélyes Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban publikálták.
A nitrogén-dioxid (NO2) vörösesbarna színű, szúrós szagú gáz, a levegőbe kerülve azonban koncentrációja lecsökken annyira, hogy szabad szemmel általában nem vehetnénk észre. Nem úgy a földmegfigyelő műholdak kameráival, amelyek a látható fény több hullámhosszán túl még az infravörösben is érzékenyek. Ezt a „színlátó” tulajdonságukat használták ki a kutatók, akik az európai Copernicus program Sentinel-2 optikai távérzékelő műholdjainak adatai mellett az amerikai Landsat holdak adataival is dolgoztak.
A légköri nitrogén-dioxid káros szennyező anyag, amely jelentős hatással van a levegő minőségére, az éghajlatra és a bioszférára. Bár műholdakkal már az 1990-es évek óta igyekeznek feltérképezni a nitrogén-dioxid koncentrációját és követni annak időbeli változását, ezeknek a térképeknek a felbontása általában nem elég finom ahhoz, hogy azonosítani tudják a nitrogén-dioxid-kibocsátásárt felelős egyedi forrásokat, például az erőműveket.
A friss tanulmányhoz először használtak optikai műholdas felvételeket az erőművekből származó nitrogén-dioxid-csóvák detektálására, ami fontos előrelépést jelent e légszennyező anyag megfigyelésében. A NO2 kibocsátása elsősorban az emberi tevékenységhez köthető, például a fosszilis tüzelőanyag elégetéséhez. Emellett természetes forrásokból, például villámlás nyomán vagy erdőtüzekből szabadul fel. A levegőben levő nitrogén-dioxid hozzájárul a szmoghoz és légúti panaszokat okozhat. A nitrogén-dioxid-kibocsátás észlelése és számszerűsítése tehát kulcsfontosságú a környezeti hatások megértéséhez és a légszennyezés csökkentését célzó stratégiák kidolgozásához.
A Copernicus programon belül hagyományosan az egyes légköri szennyezők detektálására épített Sentinel-5P műholdat használják a nitrogén-dioxid-koncentráció feltérképezésére, de annak a felbontása nem elegendő a konkrét források azonosításához anélkül, hogy sok megfigyelést átlagolnának. Ezzel szemben a Sentinel-2 (és a Landsat) műholdakat arra tervezték, hogy nagy felbontású képeket készítsenek a Föld felszínéről. Céljuk elsősorban a felszín és a természeti erőforrások (talajtakaró, növényzet, vizek) megfigyelése, nem a levegőszennyezésé. Az eredmények azonban igazolták, hogy a Sentinel-2 képes kimutatni a nitrogén-dioxid-csóvákat is. Ez a képesség a nagy (akár 10 m-es) térbeli felbontásnak köszönhető, amely lehetővé teszi, hogy olyan részletes képeket készítsen, amelyek felfedhetik a nitrogén-dioxid jelenlétét a légkörben – annak ellenére, hogy kevesebb színben érzékeny, mint a hiperspektrális műszerek.
A látható és közeli infravörös sávok felhasználásával a kutatók pontosan meg tudják állapítani a meghatározott forrásokból származó nitrogén-dioxid mennyiségét, a Landsat műholdak hosszú időre visszanyúló adatbázisa segítségével pedig az emissziós trendek időbeli alakulását is elemezni lehet. Az idézett tanulmány szaúd-arábiai és egyesült államokbeli erőművekre összpontosított. A kutatók a műhold kék és ultrakék sávjának képeit használták a nitrogén-dioxid-csóvák azonosítására. Az egyik legfontosabb megállapítás a rijádi 9-es erőművel kapcsolatos, ahol egy 13 éves, 2009-től 2021-ig tartó elemzés jelentős szezonális eltéréseket mutatott ki a kibocsátásokban. Nyáron, amikor a klímaberendezések használata a csúcson van, a károsanyag-kibocsátás is tetőzik.
A nitrogén-dioxid-kibocsátás nagy térbeli felbontással való feltérképezése a Landsat és a Sentinel-2 műholdak segítségével különösen olyan városi területeken lehet hasznos, ahol sok szennyező forrás van és azok közel fekszenek egymáshoz. Az ilyen optikai távérzékelő műholdaknak a légszennyezettség-ellenőrzéshez való használata azonban nem mentes a kihívásoktól. A legjobb eredményeket világos színű, sík felületek felett lehet elérni. Összetettebb domborzat és sötét felszín felett a módszer nem teljesít olyan jól. Azonban még ezekkel a korlátozásokkal is hatékony új eszköz kerülhet a kutatók kezébe a szennyező források azonosítására és nyomon követésére. Az új eljárás különösen azokban a régiókban jelent előrelépést, ahol hiányoznak a hagyományos megfigyelőrendszerek.
A Copernicus program optikai földmegfigyelő ikerműholdjai, a Sentinel-2A és a Sentinel-2B még 2015-ben, illetve 2017-ben álltak pályára. Első utánpótlásuk, a Sentinel-2C felbocsátására sem kell már sokat várni, azt szeptember elejére ígérik. Az új műhold biztosítja majd a szolgáltatás hosszú távú folytonosságát. A műhold 786 km magasságból, 13 spektrális sávban, a hullámhosszaktól függően 10, 20 vagy 60 m-es felbontással és nagy, 290 km széles sávokban képezi majd le a földfelszínt – és a jelek szerint akár a levegő minőségéről is hasznos adatokkal szolgálhat.
Kapcsolódó linkek:
- A nitrogén-dioxid kimutatása műholdképek segítségével (ESA)
- Varon D.J. et al. (2024): Quantifying NOx point sources with Landsat and Sentinel-2 satellite observations of NO2 plumes. Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 121, id. e2317077121
- Nyilvánosak a Sentinel-5P adatai (Sentinel blog, 2018. július)
- Hajók légszennyezése (Sentinel blog, 2020. november)