NASA obserwuje wpływy COVID-19

Pandemia COVID-19 zatrzymała świat. Swoją pracę ograniczyły fabryki, zmniejszył się ruch kołowy, przestały latać samoloty, zmniejszyła się konsumpcja. „Reakcja świata na pandemię jest niezamierzonym eksperymentem, który daje nam szansę sprawdzenia naszej wiedzy na temat różnych źródeł emisji zanieczyszczeń powietrza” – skomentował Barry Lefer, naukowiec programu NASA ds. składu troposfery.

Troposfera ziemska to najbardziej dynamiczna część atmosfery, która skupia około 80 proc. masy powietrza. Rozciąga się od powierzchni Ziemi do wysokości około 10km. Występują w niej najważniejsze procesy kształtujące pogodę i klimat.

„Nadal gromadzimy dane satelitarne dotyczące Ziemi w skali globalnej, dzięki temu możemy pomóc w zrozumieniu zmian wynikających z pandemii, jak również zbadać potencjalne sygnały środowiskowe, które mogą mieć wpływ na rozprzestrzenianie się COVID-19”- powiedział John Haynes, kierownik programowy NASA ds. zastosowań w dziedzinie zdrowia i jakości powietrza.

NASA niedawno uruchomiła dwa nowe projekty skoncentrowane na COVID-19. Jennifer Kaiser z Georgia Institute of Technology w Atlancie i Elena Lind z Virginia Polytechnic Institute w Blacksburgu badają wpływ pandemii na jakość powietrza związany ze zmniejszonym ruchem na lotniskach. Joanna Joiner i Bryan Duncan z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland tworzą mapy i zdjęcia, które pokazują, w jaki sposób COVID-19 zmniejszył zanieczyszczenie powietrza na całym świecie.

Lotniska są zazwyczaj jednymi z najgorszych miejsc pod względem stężenia dwutlenku azotu. Uwalnia się on podczas spalania paliwa w samolotach czy w samochodach. Kiedy trafi do części atmosfery reaguje z innymi substancjami chemicznymi pod wpływem światła słonecznego i tworzy ozon. Nie ten, który znajduje się w stratosferze i osłania nas przed nadmiernym promieniowaniem, ale zupełnie zbędny nam ozon troposferyczny wpływający na ból w klatce piersiowej, kaszel i podrażnienie gardła, ale także mający znaczenie dla wysokości plonów. W spalinach samolotów powstaje również rakotwórczy formaldehyd.

Zespół Jennifer Kaiser zainstalował czujniki na lotniskach międzynarodowych Baltimore-Washington i Hartsfield-Jackson Atlanta, na których ruch lotniczy obniżył się odpowiednio o 60 i 70 proc. Kaiser porównuje informacje z czujników naziemnych z informacjami satelitarnymi z TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Chce sprawdzić, czy dane satelitarne dla tych lokalizacji pokrywają się z tymi mierzonymi za pomocą czujników naziemnych. Badaczka stwierdziła obniżenie lokalnego poziomu zanieczyszczeń i twierdzi, że może to pomóc zrozumieć zachowanie powietrza, którym oddychamy.

Nieco inne podejście zastosowali Joanna Joiner i Bryan Duncan. Również zastosowali technologię kosmiczną, ale w skali globalnej. „Przyglądamy się zmianom w zakresie ilości dwutlenku azotu, aby zrozumieć, jak zmienia się gospodarka” – tłumaczy Duncan. „Jeżeli ilość emitowanych zanieczyszczeń rośnie w czasie, twoja gospodarka prawdopodobnie rozkwita”. Naukowcy pracują z danymi pochodzącymi z holendersko-fińskiego instrumentu do monitorowania ozonu, który znajduje się na pokładzie satelity Aura. Chcą pokazać, jak polityka związana z COVID-19 wpływa na jakość powietrza.

Zespół zdecydował się zdobyć więcej danych i udostępnić je naukowcom, ekonomistom i pracownikom służby zdrowia, aby pomóc im zrozumieć, jak zmienia się chemia atmosferyczna, w sytuacji w której gospodarki kurczą się, oraz ocenić czy blokady są skuteczne dla konkretnych obszarów.

„Mieliśmy już narzędzia do prowadzenia tego rodzaju monitoringu, ponieważ monitorujemy również gazy, takie jak dwutlenek siarki, związane z wybuchami wulkanów” – twierdzi Joiner. „Jednakże, podczas gdy wulkany mają bardzo oczywiste sygnały, które są łatwo widoczne w danych satelitarnych, skutki związane z COVID są trudniejsze do zauważenia”. Jonier podkreśla, że zmiany zawartości dwutlenku azotu są pierwotnie bardzo subtelne. Trudność polega na ocenie, czy zmiany są wywołane ograniczeniem transportu, czy może odpowiada za nie pogoda.

Badacze przygotowują właśnie prezentację danych porównującą ten rok do średniej z pięciu wcześniejszych lat (ilustracja). Ich zapisy danych sięgają 2005 roku.

Ben Zaitchik z Johns Hopkins University zadał inne pytanie: Czy liczba przypadków zarażenia COVID-19 zmniejszy się latem?

„Chociaż liczba zachorowań prawdopodobnie zmniejszy się wraz z nadejściem lata, chcemy wiedzieć, jak wiele z tych zmian wynika z polityki socjalnej i nakazów izolacji w stosunku do wyższych temperatur i zmian wilgotności” - powiedział Zaitchik.

Badania COVID-19 prowadzone przez Zaitchika opierają się na jego wcześniejszej pracy finansowanej przez NASA, badającej sposób rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych jelit takich jak na przykład cholera. Chociaż COVID-19 jest chorobą zakaźną dróg oddechowych i choroby te mają różne sposoby przenoszenia, na obie może mieć wpływ pogoda. Porównując dane satelitarne dotyczące pogody z danymi dotyczącymi zdrowia publicznego Zaitchik będzie w stanie ocenić, czy istnieją jakieś istotne powiązania. Na przykład, czy ilość przypadków spada wraz ze wzrostem temperatury lub wilgotności?

Zespół Zaitchika korzysta z danych dotyczących temperatury, opadów, informacji pogodowych i klimatycznych z zestawu danych NASA o nazwie MERRA-2. Po znalezieniu potencjalnych powiązań między pogodą a przypadkami COVID-19, zespół weryfikuje je za pomocą danych satelitarnych o wyższej rozdzielczości.