美国国家航空航天局的新型空气污染卫星正在实时更新北美各地的污染热点

TEMPO is a space-based instrument that can measure air pollution in North America hourly.
TEMPO is a space-based instrument that can measure air pollution in North America hourly.Image: Unsplash/Ivan Aleksic
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  • NASA发布了一颗卫星的首批图像,该卫星每小时更新一次空气质量数据。

  • 图像显示了二氧化氮和臭氧等空气污染物在美国各地的分布情况。

  • 科学家希望,该卫星将有助于他们全国范围内精准找出最主要的污染源,并改进空气质量预报。

NASA于周四发布了其于今年早些时候发射升空的新仪器所获取的首批数据地图,该仪器目前已成功传回北美上空主要空气污染物的相关信息。美国总统拜登和副总统哈里斯认为,所有人都有权呼吸清洁的空气。TEMPO任务的数据将帮助全国各地的决策者实现这一目标,并支持拜登政府的气候议程——这是历史上最为有力的气候议程。

NASA的TEMPO(全称为“对流层排放:污染监测”,Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution)位于赤道上空22,000英里的轨道上,是首台专为持续监测北美上空空气质量而设计的天基仪器,其分辨率可达数平方英里。

“TEMPO提供的颠覆性数据将在未来数十年内惠及全国各地的社区与居民,”NASA局长比尔·尼尔森表示,“今年夏天,数百万美国人切身感受到了森林火灾烟雾对健康的影响。NASA与拜登-哈里斯政府致力于让普通美国人和决策者更便捷地获取和使用TEMPO数据,以监测并改善我们所呼吸空气的质量,造福地球上的生命。”

这组图像显示了8月2日下午12:14和4:24时,TEMPO所测得的华盛顿特区/费城/纽约地区的二氧化氮水平。Image: Kel Elkins、Trent Schindler和Cindy Starr/NASA科学可视化工作室

TEMPO的观测将显著改善对由晚高峰交通、森林火灾和火山产生的烟雾与火山灰的扩散,以及农田施肥影响等污染问题的研究。此外,TEMPO数据将帮助科学家评估污染物对健康的影响,并助力绘制社区尺度的空气污染地图,从而增进对社区内部空气质量差异的了解。数据将与监测和预报空气质量的合作机构共享,例如美国环境保护署和美国国家海洋和大气管理局。

该仪器于4月搭载Maxar公司制造的Intelsat 40e卫星,通过SpaceX猎鹰9号火箭发射升空,TEMPO每小时对北美低层大气进行一次日间扫描,覆盖范围从大西洋沿岸延伸至太平洋沿岸,纵向大致从墨西哥城延伸至加拿大中部。其主要仪器是一台先进的光谱仪,能够探测通常隐藏于反射阳光之中的污染物。

该科学任务由NASA与位于马萨诸塞州剑桥市的史密森天体物理台(SAO)合作完成。

NASA从该任务中发布的首批污染地图显示,北美城市周边及主要交通干线上的二氧化氮气体浓度。TEMPO测量的是经地球表面、云层和大气反射与散射的阳光。大气中的气体会吸收阳光,所得光谱随后被用于确定空气中包括二氧化氮在内的多种气体的浓度。

这组图像显示了8月2日下午12:14和4:24时,TEMPO所测得的南加州二氧化氮水平。Image: Kel Elkins、Trent Schindler和Cindy Starr/NASA科学可视化工作室

可视化图像展示了8月2日美国东部时间上午11:12至下午5:27之间的六次扫描。特写视图聚焦于美国西南部从洛杉矶至拉斯维加斯的区域、德克萨斯州中部和东部至新奥尔良的区域,以及纽约与华盛顿之间的95号州际公路走廊。这些数据是在TEMPO的“首次光照”期间(7月31日至8月2日)采集的,当时任务控制人员开启了光谱仪,对准太阳和地球,并开始进行一系列测试和太阳校准。

“TEMPO已开始测量更广阔北美地区每小时的日间空气污染,”史密森天体物理台高级物理学家、TEMPO首席研究员凯利·钱斯说道,“它可以测量臭氧、二氧化氮、甲醛、气溶胶、水汽以及多种痕量气体。目前已有近50项基于这一全新数据采集方式的科学研究正在筹划之中。”

TEMPO仪器由Ball Aerospace公司制造,并与Maxar制造的Intelsat 40e卫星进行了集成。自发射以来,来自NASA、Ball Aerospace和史密森天体物理台的团队一直在对卫星的系统和组件进行检查与校准。该仪器将于10月全面投入运行,每小时进行一次日间扫描,成为首个以此方式监测北美污染的仪器。

“我们很高兴看到TEMPO仪器的初步数据,其性能超出了我们的预期,它现已在太空中运行,”NASA位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心TEMPO项目经理凯文·多尔蒂说道,“我们期待完成该仪器的调试工作,随后开展科学研究。”

TEMPO是NASA地球探索者仪器计划(Earth Venture Instrument)的一部分,该计划包括规模较小、目标明确的科学调查,旨在补充NASA规模更大的研究任务。该仪器还是北半球空气污染监测虚拟星座的组成部分,该星座同时包括韩国的地球静止环境监测光谱仪(GEMS)以及欧洲航天局(ESA)的哨兵-4(Sentinel-4)卫星。

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