Mapa global da poluição do ar
produzido pelo sensor SCIAMACHY do Envisat
Baseado em 18 meses de observações do Envisat, este mapa
atmosférico global de alta resolução da poluição de
dióxido de azoto evidencia o impacto que as actividades
humanas exercem na qualidade do ar.
Mapa global do dióxido de
azoto
O satélite da ESA Envisat, que possuidez instrumentos e
que é o maior satélite de monitorização ambiental do
mundo, foi lançado em Fevereiro de 2002. Um dos
instrumentos a bordo do Envisat, o SCIAMACHY (Scanning
Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric
Chartography - Espectómetro de Absorção de Imagens
Digitalizadas para Cartografia Atmosférica), , regista o
espectro da intensidade solar através da atmosfera.
Estes resultados são posteriormente filtrados para
encontar as 'impressões digitais' da absorção espectral
dos gases residuais no ar.
O dióxido de azoto (NO2) é principalmente um gás criado
pelo Homem; a exposição excessiva a este gás provoca
danos nos pulmões e problemas respiratórios. Desempenha
também um papel importante na química atmosférica, pois
conduz à produção de ozono na troposfera – que é a parte
inferior da atmosfera, estendendo-se até entre 8 e 16
quilómetros de altitude.
Níveis de NO2 na Europa
O dióxido de azoto é produzido pelas emissões das
centrais eléctricas, pela indústria pesada e pelos
transportes rodoviários, bem como pela queima da
biomassa. Os relâmpagos também produzem óxidos de azoto
de forma natural, à semelhança da actividade microbiana
no solo.
Medições in-situ localizadas do dióxido de azoto
atmosférico são efectuadas em muitos países industriais
ocidentais, mas as fontes de dados terrestres são
geralmente escassas no terreno.
O satélite ambiental
Envisat da ESA
Os sensores espaciais são a única forma de efectuar uma
monitorização global eficaz: a primeira sensibilidade do
satélite ao dióxido de azoto da troposfera foi demonstrada
com o Instrumento de Monitorização Global do Ozono (GOME) a
bordo do satélite ERS-2 da ESA. Contudo, o GOME foi apenas
um percursor de pequena escala do SCIAMACHY, financiado por
alemães, holandeses e belgas, que viaja a bordo do Envisat.
Embora ambos os instrumentos funcionem da mesma forma, o
GOME possui uma resolução espacial limitada de apenas
320 x 40 km, em comparação com os típicos 60 x 30 km do
SCIAMACHY, que também observa a atmosfera de duas formas
diferentes – para baixo ou na direcção do 'nadir', bem
como observações 'limbo' na direcção do voo – e possui
um intervalo espectral significativamente maior do que o
seu antecessor.
Equipas das Universidades de Bremen e Heidelberg na
Alemanha, o Instituto de Aeronomia Espacial da Bélgica (BIRA-IASB)
e o Instituto Real de Meteorologia da Holanda (KNMI)
processaram com sucesso os dados do SCIAMACHY para
produzir os mapas mais exactos até então criados das
colunas verticais do dióxido de azoto da troposfera.
"A resolução espacial mais elevada fornecida pelo
SCIAMACHY significa que estas imagens globais podem ser
observadas com muito pormenor, podendo distinguir mesmo
fontes de emissão urbanas individuais" comentou Steffen
Beirle da Universidade do Instituto de Física Ambiental
de Heidelberg, responsável pelo mapa apresentado acima.
O SCHIAMACHY detecta
muitos gases residuais diferentes
"As distribuições elevadas da coluna vertical do dióxido de
azoto estão associadas às principais cidades da América do
Norte e da Europa, bem como a outros locais, como a Cidade
do México na América Central e as centrais eléctricas
alimentadas a carvão da África do Sul, localizadas na região
leste do planalto Highveld.
"Posteriormente, foi detectada uma concentração muito
grande na região norte da China oriental. Também ao
longo de toda a região sudeste da Ásia e na maior parte
de África se pode observar dióxido de azoto produzido
pela queima da biomassa. Os rastos dos navios são
visíveis em alguns locais: repare-se no Mar Vermelho e
no Oceano Índico entre a extremidade sul da Índia e a
Indonésia. Os rastos de fumo dos navios que atravessam
estas rotas enviam uma quantidade elevada de NO2 para a
troposfera.
O DOAS permite a detecção de gases residuais com 'assinaturas'
muito ténues
Este mapa é uma média de todos os dados disponíveis, com
um alcance de 18 meses. Isto provoca a redução das
variações sazonais na queima da biomassa e também os
efeitos resultantes das alterações das actividades
humanas conforme a época do ano."
Tal como o GOME, o
SCIAMACHY trabalha observando a difusão na atmosfera dos
raios ultravioletas e da radiação visível e de
infravermelhos. O trabalho mais difícil é em terra, onde os
investigadores tentam recuperar padrões de absorção de gás
muito ténues dentro do espectro global da luz retrodifundida,
um feito comparável à descoberta de uma agulha num palheiro.
Comparação da resolução espacial do GOME e do SCIAMACHY
O método utilizado denomina-se Espectroscopia de
Absorção Óptica Diferencial (DOAS), que é basicamente um
processo de filtragem complexo também usado nos
instrumentos terrestres de recolha de amostras de ar. A
DOAS remove o 'ruído' espectral predominante da difusão
Rayleigh de luz das partículas de ar (o mesmo fenómeno
que faz com que o céu pareça azul) juntamente com os
padrões de absorção de oxigénio, azoto e moléculas de ar
que compõem a maior parte da atmosfera.
Deixado para trás depois destas subtracções está o
desejado 'sinal' dos padrões de absorção espectral dos
gases residuais mais estreitos, a identificar contra
secções transversais de amostras. Aplicada aos
resultados do SCIAMACHY, esta técnica é suficientemente
sensível para recuperar colunas mais baixas do que
algumas partes de dióxido de azoto por biliões de partes
de ar. Para dar uma ideia da escala, por cima de
conurbações altamente poluídas, como Londres, os níveis
de mistura de NO2 podem atingir valores tão altos como
cem partes por bilião.
Os mapas de dióxido de azoto, como o aqui apresentado,
foram produzidos utilizando dados sonoros do nadir:
enquanto que o NO2 varia muito na troposfera, encontra-se
uniformemente espalhado ao longo da atmosfera superior,
a estratosfera. Assim, os níveis de dióxido de azoto
medidos acima das regiões mais remotas do Pacífico foram
usados para determinar uma coluna geral do dióxido de
azoto estratosférico, que pode ser subtraído dos dados
globais para determinar os valores da coluna vertical
troposférica.
"Os resultados deste e de outros sensores semelhantes
podem ser utilizados no futuro para prever a
meteorização química e a qualidade do ar," acrescentou
Beirle. "Por agora, estamos concentrados na utilização
dos resultados do SCIAMACHY para quantificar as
contribuições das diferentes fontes de óxidos de azoto –
tais como a combustão de combustíveis fósseis, queima da
biomassa, relâmpagos – principalmente porque o valor
deste último é ainda muito incerto."
Grupo óptico do SCIAMACHY
Acerca do SCIAMACHY
O SCIAMACHY é um
espectómetro que faz o mapeamento do ar de uma gama do
comprimento de onda muito vasta, o que permite a detecção de
gases residuais, ozono e gases relacionados, nuvens e
partículas de poeira na atmosfera. Funciona medindo a luz
solar transmitida, reflectida e difundida pela atmosfera ou
superfície terrestre na região do comprimento de onda
ultravioleta, visível e de infravermelhos. Com uma faixa de
captação de 960 km, abrange o mundo inteiro em cada seis
dias.
Este versátil instrumento representa uma contribuição
nacional para a missão Envisat da ESA. Foi financiado
pelo governo alemão através do Centro Aeroespacial
Alemão (DLR), pelo governo holandês através da Agência
Holandesa para os Programas Aeroespaciais (NIVR) e
também pelo governo belga através do BIRA-IASB.
John Burrows, do Instituto de Física Ambiental da
Universidade de Bremen, foi o primeiro a idealizar o
projecto para o SCIAMACHY e é actualmente o seu
investigador principal. O SCIAMACHY integra a família de
espectómetros atmosféricos que inclui também o GOME do
ERS-2 e o futuro instrumento GOME-2, que irá ser lançado
no próximo ano com a primeira missão MetOp.
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