Jak satelity mierzą znieczysczenia powietrza?
Zanieczyszczenie powietrza stało się jednym z największych wyzwań dla współczesnych miast. Wzrost stężeń pyłów zawieszonych (PM), tlenków azotu (NO₂), ozonu troposferycznego, dwutlenków siarki (SO₂) i benzopirenów wpływa negatywnie na jakość życia, zdrowie mieszkańców, a także stanowi zagrożenie dla różnorodności biologicznej i funkcjonowania ekosystemów. Raporty WHO i Europejskiej Agencji Środowiska alarmują o poważnych skutkach zdrowotnych związanych z ekspozycją na zanieczyszczenia, wskazując m.in. na skrócenie oczekiwanej długości życia i wzrost liczby przedwczesnych zgonów.
1 rok – tyle wynosi średni spadek oczekiwanej długości życia z powodu ekspozycji na PM, według danych WHO
Tlenki Azotu (NOx) powstają głównie w antropogenicznych procesach spalania (w tym transportu, produkcji energii i innej działalności przemysłowej). Tlenki te są silnie toksyczne w wysokich stężeniach na powierzchni. Według raportu Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) w 2018 r. w Europie doszło do 55 000 przedwczesnych zgonów z powodu NO2, który uważany jest za jedną z najniebezpieczniejszych substancji zanieczyszczających atmosferę. Odpowiada za choroby układu oddechowego, choroby układu krążenia, osłabienie funkcji odpornościowych płuc, astmę i wiele innych.
Od czego zależy poziom zanieczyszczeń?
Jakość powietrza jest warunkowana relacją między emisją zanieczyszczeń a warunkami pogodowymi. Szacuje się, że około 70% wpływu na stężenie zanieczyszczeń w atmosferze odgrywają czynniki meteorologiczne. Termiczny wpływ na poziom zanieczyszczeń ma długość i natężenie sezonu grzewczego i np. intensywność ruchu samochodowego. Warunki pogodowe tj. Temperatura powietrza czy wiatr natomiast stanowią o rozprzestrzenianiu i akumulacji zanieczyszczeń.
Autor: Maciej Jurzyk | Oasis City Lab 13.02.2024
Jeśli chcesz uzyskać pomoc w tworzeniu zrównoważonej przyszłości miast sprawdź naszą ofertę usług i skontaktuj się z nami!
Normy i Regulacje
Wysokie stężenia azotu szkodzą ekosystemom w wyniku eutrofizacji i zakwaszenia, wraz z dwutlenkiem siarki (SO₂). To z kolei prowadzi do zmian w różnorodności gatunkowej, zmniejszając liczebność istniejących gatunków i umożliwiając inwazję nowych, a także do zwiększenia stężeń zanieczyszczeń w glebie i wodzie.
W tym kontekście istotne jest monitorowanie czasoprzestrzennego rozkładu NO₂ w celu wykrywania i łagodzenia wysokich stężeń tej substancji w atmosferze. Aby złagodzić ten problem, oprócz pomiarów in situ, potrzebne są inne źródła danych. Stwarza to duże zapotrzebowanie na dane satelitarne, które umożliwiają terminowe gromadzenie informacji na temat zanieczyszczeń powietrza w rozmieszczeniu przestrzennym. Dlatego stosowanie danych przestrzennych i satelitarnych źródeł danych staje się kluczowe w lepszym poznaniu i zrozumieniu zagrożeń
W odpowiedzi na globalne wyzwania środowiskowe, program obserwacji Ziemi Copernicus opracował instrument TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI), umieszczony na pokładzie satelity Sentinel-5 Precursor. Satelita znajduje się na orbicie heliosynchronicznej, polarnej, na wysokości 804 km. Umożliwia on pomiar promieniowania Ziemi w paśmie absorpcji NO₂ z rozdzielczością umożliwiającą dokładne monitorowanie zanieczyszczeń, w tym NO₂, SO₂, CO, CH₄, CH₂O i aerozoli, a także powierzchniowego promieniowania UV.
TROPOMI uzyskuje informacje na temat stężenia NO₂ w atmosferze, poprzez pomiar światła słonecznego rozproszonego wstecz przez atmosferę i powierzchnię Ziemi. Ze względu na wysoką rozdzielczość przestrzenną, wynoszącą obecnie 5,5 x 3,5 km, obserwacje TROPOMI zostały zaprojektowane do monitorowania źródeł emisji zanieczyszczeń na poziomie miast/regionów, oraz do monitorowania zmian klimatu Ziemi.
Dane te, zbierane są codziennie od połowy 2018 roku, są niezbędne, aby w pełni zrozumieć przestrzenne rozmieszczenie zanieczyszczeń, a także śledzić ich zmiany w czasie. Badania umożliwiają opracowanie strategii i podjęcie odpowiednich środków zaradczych. W rezultacie, umożliwiają poprawę bezpieczeństwa związanego z ekspozycją na negatywne i długotrwałe działanie zanieczyszczeń powietrza.
Dowiedz się więcej o misji sentinel 5p
Monitorowanie zanieczyszczeń powietrza za pomocą technologii satelitarnej stanowi nieocenione narzędzie w walce o lepszą jakość życia w miastach. Precyzyjne dane pozyskiwane z satelitów umożliwiają efektywne planowanie działań mających na celu redukcję zanieczyszczeń i ochronę zdrowia publicznego. Współpraca międzynarodowa i lokalne inicjatywy wspierające wzrost świadomości społecznej oraz integracja danych i technologii, są kluczem do osiągnięcia trwałej poprawy jakości powietrza.
Zagrożenie także dla środowiska naturalnego
W Polsce i w Unii Europejskiej obowiązują określone normy dla stężeń zanieczyszczeń, mające na celu ochronę zdrowia ludzi i środowiska. Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła jeszcze bardziej restrykcyjne poziomy dopuszczalnych stężeń, podkreślając potrzebę globalnych działań na rzecz poprawy jakości powietrza.
Normy dla zanieczyszczeń w Polsce:
NO₂ - 400 µg/m³ (godzinowy),
O₃ - 240 µg/m³ (godzinowy),
SO₂ - 500 µg/m³ (godzinowy).
W Unii Europejskiej:
NO₂ - 200 µg/m³ (godzinowy),
O₃ - 120 µg/m³ (ośmiogodzinowy),
SO₂ - 125 µg/m³ (dobowy).
Dla porównania, Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła poziomy dopuszczalnych stężeń jak poniżej.
NO₂ - 25 µg/m³ (dobowy),
O₃ - 100 µg/m³ (ośmiogodzinowy),
SO₂ - 40 µg/m³ (dobowy),
CO - 4 mg/m³ (dobowy).
Poprawa jakości powietrza wymaga zaangażowania zarówno władz, jak i pojedynczych osób. Ograniczenie ruchu drogowego, odpowiednie planowanie i zarządzanie terenami zielonych w mieście, promowanie ekologicznych środków transportu, inwestycje w technologie ograniczające emisję zanieczyszczeń, a także codzienne decyzje o wyborze komunikacji zbiorowej czy roweru zamiast samochodu to kluczowe kroki ku czystszemu powietrzu.
Jak Sentinel 5p mierzy zanieczyszczenia powietrza?
Średnie miesięczne stężenie NO2 zmierzone przez satelitę Sentinel5p w 2023 roku, opracowanie Maciej Jurzyk
Średnie miesięczne stężenie NO2 zmierzone przez satelitę Sentinel5p w 2023 roku, opracowanie: Maciej Jurzyk
Ialongo I i inni; Comparison of TROPOMI/Sentinel-5 Precursor NO2 observations with ground-based measurements in Helsinki’, 2020
Grzybowski P i inni.; ‘Estimations of the Ground-Level NO2 Concentrations Based on the Sentinel-5P NO2 Tropospheric Column Number Density Product, 2023,
https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2020-report Banse, L; On shooting polar bears: communicating climate change visually.
EUSPA Market report 2023
Smog IMGW: http://smog.imgw.pl/content/weather
Podstawy naukowe i źródła:
