Wenn Sie erraten müssten, in welchem Teil der USA die Luftverschmutzung am schlimmsten ist - wo Wind und Topografie mit Abgasen benzinbetriebener Fahrzeuge verschmelzen, um eine Senkgrube aus der Luft zu schaffen -, dann in Los Angeles, Atlanta und zuletzt in Salt Lake City würde mir wahrscheinlich einfallen. Die Realität mag ein wenig überraschend sein. Laut der Umweltschutzbehörde ist das kalifornische San Joaquin Valley „die Heimat der schlechtesten Luftqualität des Landes“.
Nicht zufällig ist das San Joaquin Valley auch die produktivste Agrarregion der Welt und die Region mit der höchsten Milchproduktion des Landes. Laut einer Studie aus dem Jahr 2010 rauschen Schwerlast-Diesel-Lkw ständig durch das Tal und geben täglich 14 Tonnen Treibhausgas Ozon ab. Tierfutter spuckt laut einer Studie aus dem Jahr 2010 satte 25 Tonnen Ozon pro Tag aus, während es vergärt. Darüber hinaus fördern heiße Sommertemperaturen die Bildung von bodennahem Ozon, so der Luftreinhaltebezirk San Joaquin Valley. Die Umweltverschmutzung strömt auch aus der Bay Area und den Sierra Nevada Mountains im Osten, um all diese Schadstoffe in der Nähe des Talbodens einzufangen. Feinstaub, der den dicken, graubraunen Smog über dem Tal erzeugt, ist von größter Bedeutung - er wurde mit Herzkrankheiten, Asthma bei Kindern und anderen Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht.
Als die NASA eine neue, fünfjährige Luftqualitätsstudie entwickelte, um die Bemühungen zur genauen Messung der Verschmutzung und der Treibhausgase aus dem Weltraum zu optimieren, zielte sie auf das San Joaquin Valley ab. "Wenn Sie versuchen, ein Problem zu verstehen, gehen Sie dorthin, wo das Problem am offensichtlichsten ist", sagte der leitende Ermittler der Studie, Jim Crawford, in einem Interview. Für Crawford ist die schmutzige Luft über dem Tal möglicherweise wichtig, um zu bewerten, wie menschliche Aktivitäten zum Klimawandel beitragen. "Der Klimawandel und die Luftqualität gehen in der Tat auf dieselbe Wurzel zurück, da die Luftqualität die kurzfristigen Auswirkungen der menschlichen Einflüsse und der Klimawandel die langfristigen Auswirkungen sind", sagte Crawford.
Im Januar und Februar schickte die NASA zwei Forschungsflugzeuge in den Himmel über dem San Joaquin Valley, um Daten zur Luftverschmutzung zu sammeln. Ein Flugzeug flog tagsüber in großer Höhe mit Fernsensoren über das Tal, während das zweite Flugzeug das Tal hinauf und hinunter flog und sich in regelmäßigen Abständen in Richtung Boden bewegte, um die Verschmutzung in höheren und niedrigeren Lagen zu vergleichen. Wetterballons wurden auch für Messungen in Bodennähe verwendet.
Die Daten, die die NASA in dem Experiment sammelte, waren ähnlich wie die Daten, die Satelliten aus dem Weltraum sehen können: Ozon, Feinstaub, Stickstoffdioxid und Formaldehyd (Vorläufer für Verschmutzung und Ozon) und Kohlenmonoxid (mit einer mittleren Lebensdauer von einem Monat und einer mittleren Lebensdauer von einem Monat) verwendet werden, um den Transport der Verschmutzung zu beobachten). Satelliten sind jedoch in ihren Fähigkeiten zur Erfassung der Luftqualität eingeschränkt. "Das eigentliche Problem bei Satelliten ist, dass sie derzeit nicht quantitativ genug sind", sagte Crawford gegenüber Surprising Science. "Sie können in grobem Sinne zeigen, woher die Dinge kommen, aber sie können Ihnen nicht sagen, wie viel es gibt."
Satelliten können auch nicht zwischen Luftverschmutzung am Boden und Luftverschmutzung in der Atmosphäre unterscheiden. Außerdem kreisen sie nur einmal am Tag, und wenn es nicht am frühen Morgen ist, wenn Pendler fleißig fossile Brennstoffe verbrennen, oder am späten Nachmittag, wenn die Emissionen gesunken sind und die Luftqualität am schlechtesten ist, tun es die Wissenschaftler nicht Machen Sie sich ein klares Bild darüber, wie stark die Umweltverschmutzung sein kann. Überwachungsstationen am Boden sind ebenfalls begrenzt. Sie bieten Wissenschaftlern ein enges Bild, in dem die Luft, die sich nicht weiter über der Überwachungsstation befindet, nicht berücksichtigt wird, oder sie geben Aufschluss darüber, wie sich die Luft mischt und bewegt. Die Forschung der NASA-Studie, insbesondere die des Spiralflugzeugs, füllt diese Lücken.
Daten von den Flügen werden auch in Verbindung mit zukünftigen Satelliten verwendet. "Was wir anstreben, ist ein geostationärer Satellit, der den ganzen Tag über Amerika anstarrt", sagte Crawford gegenüber Surprising Science. Geostationäre Satelliten - mit denen sich der Gesamtverschmutzungsgrad messen lässt - können über einer Position schweben. Wie bei aktuellen Satelliten benötigen die Forscher jedoch zusätzliche Daten von Flugzeugen, aus denen hervorgeht, wie sich die Verschmutzung über der Erdoberfläche aus dem San Joaquin-Tal nach bewegt Hilfe bei der Validierung und Interpretation der Satelliten. "Der Satellit wird niemals isoliert arbeiten und die Bodenstation wird nicht genug tun", sagte Crawford.
Zunächst werden jedoch Computermodelle für die Luftqualität untersucht, mit deren Hilfe die Emissionsquellen lokalisiert werden können. Zu wissen, wie Quellen zusammenarbeiten, um zu einer schlechten Luftqualität beizutragen, wo die Luftverschmutzung ist und auf welche Werte sie trifft, ist laut Crawford eine Priorität für die EPA, die Luftqualitätsvorschriften festlegt, und die staatlichen Behörden, die sie durchsetzen. Die Daten werden über ihre Strategien zur Emissionsreduzierung und Luftreinigung mit minimalen Auswirkungen auf die Wirtschaft und andere Aspekte der Lebensqualität informieren. "Luftqualitätsvorhersagen sind großartig", sagt Crawford. "Aber irgendwann werden die Leute fragen: Warum tun wir nichts dagegen?" Die Antwort lautet: Wir sind es. “Die Forscher haben ähnliche Flüge über das Gebiet von Washington DC durchgeführt und planen in den kommenden Jahren Überflüge von Houston und möglicherweise Denver.
Eines ist sicher: Daten zur Information über Maßnahmen werden dringend benötigt. Im Jahr 2011 verstießen Sequoia und der Kings Canyon National Park am östlichen Rand des Tals an insgesamt 87 Tagen im Jahr gegen die nationale Luftqualitätsnorm der EPA, und Fresno übertraf die Norm von 52 Tagen. Die genaue Bestimmung des Ursprungs der Verschmutzung und der Verantwortlichen - ein Ziel der Studie - wird sozusagen einen großen Beitrag zur Klärung der Luft leisten.
