TROPOMI: Μετρώντας την ποιότητα της ατμόσφαιρας από το διάστημα

Το διοξείδιο του αζώτου (NO₂) είναι ένα αέριο που παίζει σημαντικό ρόλο στην ποιότητα της ατμόσφαιρας. Δημιουργείται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (ιδιαίτερα από την καύση ορυκτών καυσίμων και βιομάζας), αλλά και φυσικών διεργασιών (όπως μικροβιολογικών διεργασιών στο έδαφος, δασικών πυρκαγιών και αστραπών). Οι συγκεντρώσεις NO₂ στην τροπόσφαιρα και στη στρατόσφαιρα παρακολουθούνται από τους επιστήμονες παγκοσμίως από μία πληθώρα οργάνων, επίγειων (αναλυτές, μπαλόνια, αεροσκάφη) και δορυφορικών.

Εικόνα 1: Χάρτης της Ευρώπης με την τροποσφαιρική στήλη του διοξειδίου του αζώτου (NO2) από το όργανο TROPOMI του δορυφόρου Sentinel-5P, για τον Ιούνιο του 2018 (Credit: Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος ESA

Προκειμένου να έχουμε παγκόσμια κάλυψη σχετικά με τα επίπεδα του NO₂, χρησιμοποιούνται μόνο δορυφορικές μετρήσεις. Ξεκινώντας τον Οκτώβριο του 2017, ο δορυφόρος Sentinel-5P είναι η πρώτη αποστολή του προγράμματος Copernicus του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), που αφορά στην παρακολούθηση της ατμόσφαιρας, συμπεριλαμβανομένου του NO₂. Στον δορυφόρο αυτόν υπάρχει το όργανο TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) το οποίο αναπτύχθηκε από επιστημονικούς και κατασκευαστικούς φορείς της Ολλανδίας. Το TROPOMI είναι ένα υπερσύγχρονο όργανο με σημαντικές καινοτομίες όσων αφορά στις τεχνικές προδιαγραφές και στις αρχές μέτρησης, το οποίο έχει τη δυνατότητα να «χαρτογραφεί» απ’ ευθείας μια πληθώρα αερίων της ατμόσφαιρας που επηρεάζουν τόσο το κλίμα όσο και την υγεία των ανθρώπων, όπως το μεθάνιο, το μονοξείδιο του άνθρακα, το όζον, το διοξείδιο του θείου, τη φορμαλδεϋδη και το διοξείδιο του αζώτου.

Το μέγεθος της ελάχιστης έκτασης που μπορεί να μετρήσει ο TROPOMI είναι περίπου 7 km x 3.5 km. Αυτό το μέγεθος είναι σημαντικά μικρότερο (15 έως 300 φορές) από τα μεγέθη όλων των προηγούμενων δορυφορικών οργάνων (π.χ. SCIAMACHY: 200 km x 30 km). Αυτή η χωρική ανάλυση του TROPOMI μας δίνει τη δυνατότητα να αποκτήσουμε μία πρωτόγνωρη, επακριβή εικόνα της ποιότητας της ατμόσφαιρας, καθώς επίσης και των διαφορετικών πηγών των ρύπων, στο επίπεδο μιας μικρής πόλης ή μιας γειτονιάς σε μια μεγαλούπολη (Εικόνα 1).

Εικόνα 2: Το όργανο Pandora στον ακτινομετρικό σταθμό του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών στην περιοχή του Θησείου στην Αθήνα (Credit: Π. Ράπτης)

Το Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος και Βιώσιμης Ανάπτυξης (ΙΕΠΒΑ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ) συνεισφέρει στις μελέτες διακρίβωσης των δεδομένων NO₂ του TROPOMI, μετρώντας την ατμοσφαιρική στήλη του NO₂ στον ακτινομετρικό σταθμό στο Θησείο στην Αθήνα (Εικόνα 2).

Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας ένα φωτόμετρο τύπου Pandora που ανήκει στο δίκτυο Pandonia και αποτελεί μέρος της ερευνητικής υποδομής της PANACEA (PANhellenic infrastructure for Atmospheric Composition and climatE chAnge).Οι διαδικασίες της επαλήθευσης και της διακρίβωσης των δορυφορικών μετρήσεων από επίγειες, έχουν πολύ μεγάλη σημασία τόσο για τη βελτίωση των μετρητικών αλγορίθμων όσο και για τη μακροχρόνια παρακολούθηση της σταθερότητας των δεδομένων του TROPOMI (Εικόνα 3).

Εικόνα 3: Αποτελέσματα διακρίβωσης: σύγκριση της ατμοσφαιρικής στήλης NO₂ κατά το πρώτο έτος λειτουργίας του TROPOMI. Ευγενική παραχώρηση από την G. Pinardi, μέλος της ομάδας επαλήθευσης στο έργο NIDFORVAL (NItrogen Dioxide and FORmaldehyde Validation) του Sentinel-5P (Credit: G. Pinardi)