¿La NASA realmente mide las concentraciones de PM2.5 desde el espacio?

La contaminación del aire por partículas es un grave problema de salud, especialmente las partículas lo suficientemente pequeñas como para permanecer en el aire a medida que alcanzan las áreas más profundas y pequeñas de los pulmones. Estas partículas pueden causar problemas de salud por sí mismas y pueden actuar como "dispositivos de entrega" para sustancias químicas adsorbidas y mucho más peligrosas de la combustión (por ejemplo, motores que queman combustibles fósiles, incendios naturales e inducidos por el hombre) y otros procesos industriales.

El parámetro PM2.5 se entiende como una medida de estas partículas. El 2,5 corresponde a 2,5 micras, pero no es un límite estricto y el tamaño real de las partículas es menos importante que el diámetro aerodinámico. Consulte https://diamondenv.wordpress.com/2010/12/10/particulate-pollution-pm10-and-pm2-5/

Las mediciones locales de PM2.5 generalmente se realizan mediante dispersometría; un flujo de aire se dirige a través de un rayo láser y los pequeños pulsos de los fotodetectores debido a los transitorios de luz dispersa se analizan y luego se cuentan. La distribución del tamaño se deduce aproximadamente de la distribución de la altura del pulso.

Pregunta: Sin embargo, ¿la NASA realmente mide las concentraciones de PM2.5 a nivel del suelo desde el espacio, o algo que se le parezca? Hay aerosoles en toda la atmósfera, ¿cómo podría una observación satelital distinguir el hollín cerca del nivel del suelo de las pequeñas gotas de agua en la atmósfera superior?

abajo: De este tuit de NASAEarth de 2014 .

Mapa PM2.5 de la NASA de un tweet

actualización: "Esto acaba de llegar" en Earthobservatory.nasa.gov: Just Another Day on Aerosol Earth . Interesante artículo con enlaces. La imagen se ha reducido a 1 MB, (haga clic para ver más grande)

Leyenda: "Una imagen compuesta que utiliza imágenes satelitales de la NASA muestra los diferentes tipos de aerosoles en la atmósfera terrestre".

Solo otro día en Aerosol Earth

Respuestas (1)

Puede detectar partículas tan pequeñas por su absorción de luz infrarroja. La cantidad medida se denomina profundidad óptica de aerosol (AOD). Al observar la distribución espectral de la luz recibida por un satélite, se puede distinguir entre varios factores contribuyentes: la temperatura de la superficie (derivada de la distribución total del infrarrojo), la altura del techo de nubes, el tamaño de las gotas de agua y el polvo o la cantidad de fotosíntesis que se está produciendo.

Esta medición se puede realizar de varias maneras: se utiliza una fuente de luz calibrada y se mide la cantidad de luz que llega a un sensor distante. El sensor también podría estar cerca de la fuente de luz y medir la cantidad de luz reflejada (dispersada, para ser más precisos) por el medio. La tercera opción, utilizada para las mediciones satelitales, es usar la Tierra y la atmósfera como fuente de luz; esto es simple ya que cualquier objeto emite radiación de calor, que a temperaturas "normales" suele estar en el rango infrarrojo.

Uno de estos sistemas es MODIS a bordo de los satélites TERRA y AQUA. Escanea la luz proveniente de la Tierra en 36 bandas espectrales. Naturalmente, no existe una medición directa de partículas en la atmósfera, pero los datos combinados de todos estos canales proporcionan una imagen completa de todos los componentes de la atmósfera hasta la superficie (en condiciones sin nubes) que se puede ajustar mediante simulaciones ajustadas a modelos. basado en mediciones de laboratorio y basadas en la Tierra de estos factores.

Como implica su pregunta, no puede medir las partículas de polvo en la atmósfera inferior bajo una capa de nubes. Las imágenes que contienen nubes deben eliminarse cuidadosamente del conjunto de datos durante el análisis. Un estudio de los efectos de las nubes y el vapor en la medición se encuentra en Relación entre la profundidad óptica del aerosol y la materia particulada sobre Singapur: Efectos de las distribuciones verticales de aerosol

Si tiene acceso a él, también hay un documento de acceso cerrado que ofrece un resumen de estos estudios "Hacia la próxima generación de monitoreo de la calidad del aire: materia particulada" de Engel-Cox et al.

La absorción óptica generalmente se mide entre una fuente de luz y un detector de luz. ¿Cómo se mide la absorción atmosférica por un satélite?
Cualquier objeto a una temperatura "razonable" es una buena fuente de luz en el rango infrarrojo entre 1 y 10 µm debido a la radiación térmica. Como es bien conocida la distribución exacta de longitudes de onda de cualquier radiador térmico, se puede calcular la absorción en cualquiera de las bandas medidas.
¡Gran! ¡Gracias por la edición! La Universidad de Dalhousie tiene una copia accesible: fizz.phys.dal.ca/~atmos/publications/Cox.pdf