Program Copernicus w służbie oceny jakości powietrza
Konwencjonalne metody opierały się na danych statystycznych oraz pomiarach naziemnych i modelowaniu, jednak taki rodzaj pomiarów był obarczony pewną wadą - niezależna ocena i weryfikacja danych nastręczała wielu trudności. Zespół projektu SEEDS postanowił zmienić ten stan rzeczy, wykorzystując zaawansowane możliwości instrumentu TROPOMI na pokładzie satelity Sentinel-5P, aby opracować nowe zestawy danych satelitarnych dotyczące emisji, udoskonalić prognozy jakości powietrza i przedstawić dowód słuszności koncepcji. Leonor Tarrason, koordynatorka projektu SEEDS i dyrektorka ds. badań nad rozwiązaniami środowiskowymi w niezależnym Norweskim Instytucie Badań Powietrza (NILU), wyjaśnia: „Dzięki dokładnym danym, strategie ochrony zdrowia publicznego i ekosystemów przed powodującymi smog tlenkami azotu i innymi szkodliwymi zanieczyszczeniami mogą być skuteczniej planowane i egzekwowane”.
Nowatorskie rozwiązania satelitarne
Zespół projektu przyjął ambitne cele, począwszy od poprawy jakości danych dotyczących emisji, aż po powiązanie zanieczyszczenia powietrza ze skutkami ekologicznymi. Wykorzystując zaawansowane modelowanie i algorytmy uczenia maszynowego, zespół projektu SEEDS użył satelity Sentinel stosowane w ramach programu Copernicus, aby opracować nowe prognozy dotyczące zanieczyszczeń, w tym tlenków azotu, amoniaku i ozonu. Dodatkowo badacze zestawili je z dostępnymi danymi dotyczącymi emisji uzyskanymi w ramach usługi monitorowania atmosfery programu Copernicus (ang. Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS). Zespół skupił się również na wskazaniu kluczowych obszarów, w których możliwe jest usprawnienie wykorzystywanych obecnie metod lub wprowadzenie nowych rozwiązań, aby zaspokoić zarówno potrzeby naukowców, jak i rozwinąć istniejące strategie. Obejmują one zmiany emisji antropogenicznych w czasie, szacowanie naturalnych emisji oraz zestawienie danych na temat jakości powietrza i modelowania powierzchni Ziemi w celu zrozumienia, w jaki sposób susze, fale upałów i roślinność wpływają na osadzanie się zanieczyszczeń i produkcję rolną. Badacze biorący udział w projekcie SEEDS położyli podwaliny pod przyszły rozwój programu Copernicus, wskazując możliwości wykorzystywana danych godzinowych w nowych satelitów Copernicus, w tym Sentinel-4, do lepszego monitorowania zanieczyszczenia powietrza.
Innowacyjne podejście do danych w zakresie emisji
Badacze projektu SEEDS opracowali szereg nowych zbiorów danych, w tym szacunkowe dane na temat dwutlenku azotu i amoniaku, a także biogennych lotnych związków organicznych emitowanych przez naturalne źródła, w tym lasy. Łącząc modele powierzchni Ziemi z danymi atmosferycznymi, projekt przyczynił się do bardziej zniuansowanego zrozumienia oddziaływań zanieczyszczeń na ekosystemy. Kolejnym celem badaczy było wspieranie interesariuszy z różnych sektorów, od rolnictwa po włodarzy odpowiedzialnych za planowanie przestrzenne miast. Zespół projektu SEEDS nawiązał ścisłą współpracę z kluczowymi podmiotami gospodarczymi, a także interesariuszami przemysłowymi i rolnymi, aby zapewnić praktyczność opracowanych rozwiązań oraz popularyzować ich wykorzystanie. Okazało się jednak, że nie wszyscy podzielają ten entuzjazm. Dużym wyzwaniem okazało się nawiązanie współpracy z największymi emitentami, którzy niechętnie godzili się na niezależną weryfikację emisji. „Szybko zrozumieliśmy, że przedstawienie projektu w roli narzędzia wspomagającego projektowanie strategii zmian nie było dostatecznie dobre. Musieliśmy też wykazać, w jaki sposób może on stanowić wartość dodaną dla poszczególnych sektorów”, mówi Tarrason. Pomimo tych wyzwań, zespół projektu SEEDS osiągnął swoje cele w zakresie zwiększenia dokładności danych dotyczących emisji i stworzenia nowych narzędzi do monitorowania ich osadzania. Łącznie w ramach projektu powstało 18 odrębnych zestawów danych, które są obecnie dostępne dla badaczy i decydentów za pośrednictwem interaktywnego portalu danych. Dane te są obecnie wykorzystywane przez ekspertów ds. emisji w całej Europie, zarówno w ramach CAMS, jak i w grupie zadaniowej ds. inwentaryzacji i prognozowania emisji.
Praca z myślą o przyszłości
Jednym z kluczowych wniosków projektu było wskazanie istotności danych na temat emisji w czasie rzeczywistym oraz dostrzeżenie sposobów, dzięki którym dane satelitarne mogą stanowić źródło niezależnych i precyzyjnych informacji na temat tego, jak źródła zanieczyszczenia powietrza zmieniają się w czasie. Choć projekt początkowo koncentrował się na analizie dotychczasowych danych i wniosków, zespół zdał sobie sprawę, że dane na temat emisji w czasie rzeczywistym mogą mieć bardziej bezpośredni wpływ na poprawę prognoz jakości powietrza. Wraz z uruchomieniem nowych satelitów, takich jak Sentinel-4, możliwości te będą nadal zwiększane. Badania prowadzone w ramach projektu SEEDS podkreśliły również potrzebę lepszej współpracy między naukowcami i sektorami gospodarki, w tym przedstawicielami sektora rolniczego. Choć specjaliści zajmujący się emisjami i przedstawiciele organów odpowiedzialnych za ochronę środowiska szybko pojęli korzyści płynące z danych satelitarnych i poprawy prognoz emisji, przekonanie dużych przedsiębiorstw przemysłowych i rolnych okazało się znacznie trudniejsze. W przyszłości zespoły projektów takich jak SEEDS będą musiały skupić się na zwiększeniu dostępności danych satelitarnych i wykazaniu ich użyteczności dla szerszych grup interesariuszy.
Słowa kluczowe
SEEDS, Copernicus, CAMS, jakość powietrza, dane dotyczące emisji, zanieczyszczenie powietrza, strategia, azot, ozon, zanieczyszczenia, Sentinel