Oxid dusičitý je látka znečišťující životní prostředí, která má výrazný vliv na kvalitu ovzduší, klima i biosféru. Ačkoliv družice mapují koncentrace tohoto plynu od 90. let, jejich rozlišení bývalo většinou příliš hrubé na přesnou lokalizaci jednotlivých zdrojů, jakými jsou třeba elektrárny. V nedávné studii se výzkumníci rozhodli vůbec poprvé využít snímky z evropských družic Sentinel-2 a pozorovat na nich oblaka obsahující oxid dusičitý. Tento inovativní přístup znamená významný pokrok ve sledování znečištění ovzduší.

Oxid dusičitý se do ovzduší dostává především z projevů lidské činnosti – například ze spalování fosilních paliv v dopravních prostředcích a elektrárnách. Jeho emise však mohou mít i přirozený původ – třeba z blesků, nebo lesních požárů. Oxid dusičitý výrazně ovlivňuje kvalitu ovzduší, podílí se na vzniku smogu a způsobuje dýchací problémy. Tento plyn také dává smogu jeho žluto-hnědou barvu, která je vidět v ovzduší. Detekce a kvantifikace emisí oxidu dusičitého je nezbytná pro porozumění jejich vlivu na životní prostředí a vývoj strategií ke snížení znečištění ovzduší.

Tradiční přístup využíval družice (jako třeba evropský Sentinel-5P) k mapování koncentrací oxidu dusičitého v atmosféře, ale jejich rozlišení bylo moc hrubé na to, aby se bez průměrování mnoha výsledků daly určit konkrétní zdroje těchto emisí. Nový výzkum však naznačuje, že jak evropské družice Sentinel-2, tak i americké Landsat mohou detekovat a měřit emise oxidu dusičitého z jednotlivých zdrojů s mimořádnou přesností. Družice Sentinel-2 byly navrženy, aby pořizovaly snímky zemského povrchu ve vysokém rozlišení a pomáhaly tak monitorovat krajinu i přírodní zdroje, ovšem nebyly stavěny na sledování znečištění atmosféry. Díky svému jemnému prostorovému rozlišení se používají především ke sledování půdního pokryvu, vegetace a vodních ploch.

Jenže nedávné výzkumy ukázaly, že družice Sentinel-2 dokáží také detekovat úniky oxidu dusičitého. Tato schopnost vychází ze zmíněného jemného prostorového rozlišení, které umožňuje pořizovat podrobné snímky. Na nich je možné odhalit přítomnost oxidu dusičitého v atmosféře a to i přesto, že tyto družice disponují méně spektrálními pásmy než specializované hyperspektrální snímače. Využitím vlnových délek viditelného a blízkého infračerveného záření mohou výzkumníci přesně určit emise oxidu dusičitého a definovat jejich zdroje – třeba elektrárny. A když se tato data spojí s dlouhodobými záznamy družic Landsat, je možné analyzovat dokonce i trendy ve vypouštění emisí v průběhu času.

Studie se zaměřila na elektrárny v Saúdské Arábii a Spojených státech. Výzkumníci využili snímky z modrých a „ultramodrých“ vlnových délek obou družic, aby v nich vyhledali stopy po výronech oxidu dusičitého. Snímky s vysokým rozlišením jim umožnily odhadnout míru emisí oxidů dusíku z několika velkých elektráren, včetně elektráren v Rijádu v Saúdské Arábii a ve Wyomingu v USA. Jeden ze zásadních objevů se týkal rijádské elektrárny 9, u které třináctiletá analýza dat z let 2009 až 2021 ukázala výrazné sezonní kolísání emisí. Během léta, kdy je časté používání klimatizací, emise vrcholily.

Daniel Varon, hlavní autor odborného článku zmínil: „Tato nečekaná schopnost znamená, že družice Landsat a Sentinel-2 mohou být využity k detekci emisí oxidu dusičitého s jemným prostorovým rozlišením, což je mimořádně užitečné především v hustě obydlených oblastech, kde je zdrojů mnoho a nacházejí se blízko u sebe. Naše poznatky přispívají k užitečnosti družic Sentinel-2 a umožňují jim přispět k monitorování kvality ovzduší přesným určením zdrojů znečištění, což bylo pro tradiční družicové přístroje pro měření oxidu dusičitého náročné.“

Využití těchto družic k monitorování znečištění ovzduší však s sebou nese i určité výzvy. „Zjistili jsme, že si tyto družice nejlépe vedou při snímkování světlých a jednolitých povrchů a mohou mít naopak problémy v místech s komplexním terénem a tmavými povrchy. Ovšem i přes tato omezení nabízejí nový silný nástroj k identifikaci a monitorování zdrojů znečištění,“ vysvětlil Daniel Varon. Úspěch studie využívající družice Landsat a Sentinel-2 k tomuto účelu otevírá nové možnosti pro sledování životního prostředí. Poskytuje totiž nový způsob, jak porozumět znečištění ovzduší a jak s ním bojovat, což platí hlavně pro oblasti, kde chybějí tradiční sledovací systémy. Díky využití těchto družic mohou výzkumníci i politici získat lepší přehled o zdrojích a trendech emisí oxidu dusičitého, což pomůže vytvořit účinnější strategie pro zlepšení kvality ovzduší a ochranu veřejného zdraví.

Evropské družice Sentinel-2 poskytují snímky ve vysokém rozlišení pro sledování využití půdy a její změny, či zábory, hospodaření s půdou, zemědělství, lesnictví a přírodních katastrof včetně povodní, lesních požárů a sesuvů půdy. Celou misi tvoří dvě družice – Sentinel-2A a Sentinel-2B, které byly vypuštěny v letech 2015 a 2017. V září letošního roku má být vypuštěn Sentinel-2C, který tyto možnosti ještě rozšíří. Sentinel-2C bude pokračovat v odkazu mise tím, že má poskytovat kriticky důležitá data pro monitorování životního prostředí a vytvářet snímky od viditelné po krátkovlnnou infračervenou oblast elektromagnetického spektra. Z oběžné dráhy ve výšce 780 kilometrů bude „céčko“ provádět kontinuální snímkování ve 13 spektrálních pásmech s rozlišením 10, 20 a 60 metrů při šířce snímkovaného pruhu 290 kilometrů. Družice Sentinel jsou součástí programu Copernicus, který provozuje Evropská unie za účelem sledování životního prostředí ve spolupráci Evropské komise a ESA.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/15250391-1-eng-GB/Colour_vision_for_Copernicus.jpg
http://www.esa.int/…/Sentinel-2_brings_land_into_focus_node_full_image_2.jpg
https://www.esa.int/…/17180331-1-eng-GB/Air_quality_monitoring_for_Copernicus.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20210712-PH-ANM01_0163~large.jpg
https://www.esa.int/…/26263384-1-eng-GB/Nitrogen_dioxide_plumes_over_Saudi_Arabia.jpg
http://www.space-airbusds.com/media/image/sentinel2.jpg
https://www.esa.int/…/Checking_that_Sentinel-2C_will_fit_the_Vega_launch_adapter.jpg