Misst die NASA wirklich PM2,5-Konzentrationen aus dem Weltraum?

Luftverschmutzung durch Feinstaub ist ein ernsthaftes Gesundheitsproblem, insbesondere die Partikel, die klein genug sind, um in der Luft zu bleiben, wenn sie die tiefsten und kleinsten Bereiche in der Lunge erreichen. Diese Partikel können selbst gesundheitliche Probleme verursachen und können als "Liefergeräte" für adsorbierte und weitaus gefährlichere Chemikalien aus der Verbrennung (z. B. Motoren mit fossilen Brennstoffen, natürlichen und vom Menschen verursachten Bränden) und anderen industriellen Prozessen dienen.

Als Maß für diese Partikel ist der Parameter PM2,5 gemeint. Die 2,5 entspricht 2,5 Mikron, aber es ist kein harter Grenzwert, und die tatsächliche Partikelgröße ist weniger wichtig als der aerodynamische Durchmesser. Siehe https://diamondenv.wordpress.com/2010/12/10/particulate-verschmutzung-pm10-and-pm2-5/

Lokale PM2,5-Messungen werden normalerweise mit Scatterometrie durchgeführt; Ein Luftstrom wird an einem Laserstrahl vorbeigeleitet und winzige Impulse von Fotodetektoren aufgrund von Streulichttransienten werden analysiert und dann gezählt. Aus der Impulshöhenverteilung wird grob auf die Größenverteilung geschlossen.

Frage: Misst die NASA jedoch wirklich die bodennahen PM2,5-Konzentrationen aus dem Weltraum oder irgendetwas, das auch nur annähernd so hoch ist? Es gibt Aerosole in der gesamten Atmosphäre, wie könnte eine Satellitenbeobachtung Ruß in Bodennähe von kleinen Wassertröpfchen in der oberen Atmosphäre unterscheiden?

unten: Aus diesem NASAEarth- Tweet von 2014 .

NASA PM2.5-Karte aus einem Tweet

Update: „This just in“ bei Earthobservatory.nasa.gov: Just Another Day on Aerosol Earth . Interessanter Artikel mit Links. Bild wurde auf 1 MB verkleinert, (klicken für größere Ansicht)

Bildunterschrift: "Ein zusammengesetztes Bild aus NASA-Satellitenbildern zeigt die verschiedenen Arten von Aerosolen in der Erdatmosphäre."

Nur ein weiterer Tag auf Aerosol Earth

Antworten (1)

Sie können solche kleinen Partikel durch ihre Absorption von Infrarotlicht erkennen. Die gemessene Größe wird Aerosol Optical Depth (AOD) genannt. Durch Beobachtung der spektralen Verteilung des von einem Satelliten empfangenen Lichts kann man zwischen verschiedenen beitragenden Faktoren unterscheiden: Oberflächentemperatur (abgeleitet von der gesamten Infrarotverteilung), Höhe der Wolkendecke, Größe von Wassertröpfchen und Staub oder die Menge der stattfindenden Photosynthese.

Diese Messung kann auf verschiedene Arten erfolgen: Es wird eine kalibrierte Lichtquelle verwendet und die Lichtmenge gemessen, die einen entfernten Sensor erreicht. Der Sensor könnte sich auch in der Nähe der Lichtquelle befinden und messen, wie viel Licht vom Medium reflektiert (genauer gesagt gestreut) wird. Die dritte Option, die für Satellitenmessungen verwendet wird, ist die Verwendung der Erde und der Atmosphäre selbst als Lichtquelle - dies ist einfach, da jedes Objekt Wärmestrahlung aussendet, die bei "normalen" Temperaturen meist im Infrarotbereich liegt.

Eines dieser Systeme ist MODIS an Bord der Satelliten TERRA und AQUA. Es scannt das von der Erde kommende Licht in 36 Spektralbändern. Natürlich gibt es keine direkte Messung von Partikeln in der Atmosphäre, aber die kombinierten Daten aus all diesen Kanälen liefern ein umfassendes Bild aller Komponenten in der Atmosphäre bis hinunter zur Oberfläche (bei wolkenlosen Bedingungen), das durch an Modelle angepasste Simulationen angepasst werden kann basierend auf Labor- und Erdmessungen dieser Faktoren.

Wie Ihre Frage impliziert, können Sie keine Staubpartikel in der unteren Atmosphäre unter einer Wolkendecke messen. Bilder, die Wolken enthalten, müssen während der Analyse sorgfältig aus dem Datensatz entfernt werden. Eine Untersuchung der Auswirkungen von Wolken und Dampf auf die Messung findet sich in Relationship between Aerosol Optical Depth and Particulate Matter over Singapore: Effects of Aerosol Vertical Distributions

Wenn Sie Zugriff darauf haben, gibt es auch ein Closed-Access-Papier mit einer Zusammenfassung dieser Studien "Toward the next generation of air quality monitoring: Particulate Matter" von Engel-Cox et al.

Die optische Absorption wird normalerweise zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor gemessen. Wie wird die atmosphärische Absorption von einem Satelliten gemessen?
Jeder Gegenstand mit "angemessener" Temperatur ist aufgrund der Wärmestrahlung eine gute Lichtquelle im Infrarotbereich zwischen 1 und 10 µm. Da die genaue Wellenlängenverteilung jedes thermischen Strahlers gut bekannt ist, kann man die Absorption in jedem der gemessenen Bänder berechnen.
Großartig! Danke für die Bearbeitung! Die Dalhousie University hat eine barrierefreie Kopie: fizz.phys.dal.ca/~atmos/publications/Cox.pdf
Misst die NASA wirklich PM2,5-Konzentrationen aus dem Weltraum?
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