Пульс загрязнения воздуха на северо-востоке - Научные исследования NASA

6 мин чтения

Миссия TEMPO помогла ученым отслеживать утренний диоксид азота, который способствовал образованию озона в послеобеденное время вдоль коридора Нью-Йорк-Вашингтон в мае 2026 года.

NASA Earth Observatory

11 июня 2026 года

Статья

Более 35 миллионов человек живут вдоль коридора Нью-Йорк-Вашингтон и дышат воздухом этого региона. Хотя качество воздуха значительно улучшилось за последние десятилетия, вспышки озона на уровне земли остаются обычным явлением, особенно в теплые летние месяцы, когда химические реакции, производящие загрязнитель, ускоряются, а неподвижный воздух позволяет озону накапливаться.

Напоминание об этом сезонном явлении пришло раньше обычного в 2026 году, когда в середине мая тепловая волна побудила Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк и Департамент охраны окружающей среды Нью-Йорка выпустить предупреждение о здоровье 17 мая из-за опасений по поводу озона. Предупреждение о коде оранжевый предостерегало молодежь, пожилых людей и тех, кто работает или занимается спортом на улице, ограничить активность из-за воздействия озона на дыхательную и сердечно-сосудистую системы.

Как и ожидалось, наземные датчики качества воздуха, управляемые государственными и федеральными учреждениями, показали, что уровень озона достиг нездоровых значений для чувствительных групп 18 мая, что обычно происходит несколько раз в год. Тем временем инструмент TEMPO (Мониторинг выбросов в тропосфере: мониторинг загрязнения) NASA наблюдал это событие с геостационарной орбиты на высоте 22 000 миль (35 000 километров) над экватором, уникальной точки обзора, которая позволяет датчику собирать частые наблюдения за загрязнением воздуха.

TEMPO обнаруживает диоксид азота (NO2), газ, выделяемый при сжигании топлива, особенно автотранспортом, который способствует образованию озона. "Часто существует четкий и интересный паттерн в данных диоксида азота TEMPO в дни предупреждения об озоне," сказал Хазем Махмуд, атмосферный ученый в Центре данных атмосферных наук NASA в Лэнгли. "Мы видим высокие концентрации диоксида азота во время утренних поездок на работу, которые резко падают в поздний послеобеденный период, когда уровень озона увеличивается."

Снижение происходит, поскольку солнечный свет питает фотохимические реакции с участием диоксида азота, летучих органических соединений и кислорода, которые приводят к образованию озона. К позднему послеобеденному времени эти реакции истощают большую часть доступного диоксида азота, замедляя производство озона до тех пор, пока цикл не начнется снова на следующий день.

Пара изображений выше подчеркивает этот паттерн. Изображение слева было получено в 7:05 утра по местному времени, когда концентрации диоксида азота были высоки во время утренних поездок на работу. К 15:05 (справа) большая часть диоксида азота значительно снизилась, а уровни озона на поверхности были повышены (ниже). Тем временем, послеполуденные морские бризы, похоже, перенесли оставшийся диоксид азота немного на запад. Обратите внимание, что представленные данные являются предварительными, и методы обработки все еще уточняются.

Датчики на ранних полярных спутниках, таких как OMI (Инструмент мониторинга озона) и TROPOMI (Инструмент мониторинга тропосферы), измеряли диоксид азота над Нью-Йорком один раз в день. После его запуска в 2023 году TEMPO начал предоставлять данные каждый час, позволяя исследователям отслеживать эволюцию и распространение загрязнения воздуха на гораздо более мелких временных масштабах.

"TEMPO помогает заполнить пробелы в данных между наземными станциями и позволяет нам задавать новые вопросы," сказал Махмуд. Миссия предоставляет данные, которые могут улучшить не только прогнозы качества воздуха в кризисных ситуациях, таких как лесные пожары, но и атмосферные модели, используемые для прогнозирования ежедневных ритмов городского загрязнения. Такие модели помогают исследователям понять, как природные факторы, такие как ветер, уровень влажности и температура воздуха, влияют на облака загрязнения в течение дня.

TEMPO также обнаруживает озон напрямую, но определить, сколько из этого озона находится близко к поверхности по сравнению с более высокими слоями атмосферы, может быть сложно. Большая часть озона Земли находится в стратосфере, значительно выше тропосферы, где живут и дышат люди. Однако иногда стратосферный озон может быть перенесен вниз в тропосферу. Во время событий, известных как стратосферные вторжения, он может даже опуститься достаточно низко, чтобы повлиять на качество воздуха на поверхности и добавить к озону, произведенному на уровне земли.

Комбинируя наблюдения TEMPO с другими источниками информации, исследователи изучают процессы, которые влияют на вертикальное распределение озона в атмосфере. 18 мая наземная сеть лидара тропосферы NASA (TOLNet) в Нью-Йорке зафиксировала высокие концентрации озона близко к поверхности, что указывает на то, что TEMPO в основном обнаруживал озон на уровне поверхности, связанный с городскими выбросами, а не озон на высоте, сказал Махмуд.

Тем не менее, 19 мая тот же датчик наблюдал слой озона, спускающийся с высоты более 5 километров (3 миль), добавил он, что является подсказкой о том, что часть озона, обнаруженного TEMPO в тот день, могла возникнуть в стратосфере. "Это тот тип информации, который приводит к лучшим моделям прогнозирования качества воздуха и более точным предупреждениям," сказал Махмуд. "Предупреждения могут затрагивать десятки миллионов людей и приводить к сбоям в школе, спорте и других мероприятиях, поэтому крайне важно, чтобы они были как можно более точными."

6 июня власти Нью-Йорка выпустили еще одно предупреждение о здоровье из-за озона. Люди, заинтересованные в отслеживании событий, могут получить доступ к ежедневным наблюдениям TEMPO в реальном времени по озону, диоксиду азота и другим газам на браузере NASA Worldview, на интерактивном инструменте Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics и на портале NASA Earthdata.

Изображения NASA Earth Observatory от Михалы Гаррисон, с использованием данных TEMPO от NASA Earthdata. Статья Адама Войланда.