Satélite da NASA mostra onde a poluição do ar começa.

Investigadores descobriram que o satélite PACE da NASA já consegue detetar poluição por dióxido de azoto com uma resolução suficientemente fina para isolar emissões de fábricas individuais e de corredores rodoviários.

Este novo grau de pormenor transforma uma névoa atmosférica difusa em fontes identificáveis, alterando a forma como a poluição pode ser reconhecida, gerida e reduzida.

O que mostram os mapas do satélite PACE

Na área de Los Angeles e noutras regiões monitorizadas, os novos mapas do satélite separam o dióxido de azoto em plumas distintas que antes apareciam misturadas.

Com base nestas observações, Zachary Fasnacht, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, demonstrou que o PACE consegue diferenciar fontes de emissão próximas, em vez de as fundir num único sinal.

Nas mesmas imagens, cada píxel de medição cobre uma área muito menor, permitindo que correntes individuais de poluição se destaquem com maior nitidez.

Apesar dessa precisão, o sistema continua dependente de condições de observação favoráveis, o que impõe limites claros sobre onde e quando é possível obter o máximo detalhe.

Como o PACE aprendeu a medir dióxido de azoto

O Ocean Color Instrument (OCI) do PACE foi concebido para observar oceanos, nuvens e aerossóis - não para seguir emissões de escape junto às estradas.

Antes do lançamento, um estudo mostrou que o OCI mantinha detalhe suficiente nos padrões de luz para que o software conseguisse recuperar dióxido de azoto.

Para transformar essa possibilidade num produto, os investigadores recorreram a aprendizagem automática - software que aprende padrões a partir de exemplos - treinada com base no TROPOMI, um instrumento europeu em satélite que mede poluentes atmosféricos a partir do espaço.

Como o TROPOMI já fornece leituras de dióxido de azoto bem validadas em grandes regiões, serviu de referência para permitir ao PACE aprender a estimar o gás numa escala mais fina.

Porque píxeis mais nítidos ajudam a identificar fontes de poluição

Quando os mapas ganham nitidez, um quarteirão deixa de parecer a cidade inteira, e uma instalação deixa de encobrir outra.

As autoridades podem seguir de forma mais direta corredores rodoviários, portos e zonas industriais, porque a assinatura do gás fica associada a áreas mais pequenas.

Isto melhora a investigação em saúde, já que as pessoas respiram ar junto de estradas específicas e chaminés, e não médias calculadas a nível de município ou distrito.

“Estes dados podem potencialmente permitir estimativas de emissões com incertezas reduzidas e maior resolução espacial”, escreveu Fasnacht.

O que este gás faz na atmosfera

A queima de combustíveis e madeira liberta dióxido de azoto, um gás reativo formado durante a combustão; por isso, tubos de escape, centrais elétricas e incêndios deixam a mesma marca.

Sob luz solar, contribui para a formação de ozono ao nível do solo, o smog perto da superfície que irrita os pulmões e prejudica culturas agrícolas.

Como essa química se desenvolve a sotavento, ver onde o dióxido de azoto se inicia dá aos previsores uma pista mais forte sobre onde o ozono pode aumentar.

O novo produto não substitui os monitores no solo, mas acrescenta a visão ampla que as estações de rua não conseguem fornecer.

Testar a exatidão do satélite

Para verificar os mapas, a equipa comparou as leituras do satélite com uma rede no solo que mede dióxido de azoto diretamente a partir da luz solar.

Os testes mostraram um comportamento semelhante entre PACE e TROPOMI, com ambos a tenderem para valores cerca de 10% a 20% abaixo.

Com aproximadamente 1,6 km de largura, o PACE pôde ser confrontado com condições locais de forma mais precisa do que as pegadas mais amplas do TROPOMI.

A validação ainda está a decorrer, pelo que as afirmações mais robustas, por agora, dizem respeito a céus limpos e a locais com sinais mais fortes.

Dados já disponíveis ao público

A NASA já disponibilizou o novo conjunto de dados de gases-traço no Earthdata, com cobertura a começar a 5 de março de 2024.

Para além do dióxido de azoto, a divulgação inclui colunas de ozono e marcadores de qualidade que assinalam nuvens, geometria desfavorável e dados de radiância fracos.

Estes avisos são importantes porque ângulos de observação desfavoráveis ou nebulosidade residual podem tornar enganador um mapa que aparenta ser muito nítido.

O acesso público fácil significa que cidades, investigadores em saúde e entidades de qualidade do ar podem testar utilizações rapidamente, em vez de esperarem anos.

Limitações sobre a água

A água continua a ser mais difícil do que a terra, porque reflexos variáveis da superfície podem imitar ou mascarar o sinal do gás na luz.

No documento oficial, os investigadores alertam que cenas oceânicas funcionam melhor quando os sinais de dióxido de azoto são fortes.

Perto do equador, alterações na inclinação do instrumento podem criar artefactos estranhos, e observações muito oblíquas sobre a água aumentam ainda mais os erros.

Estas ressalvas não anulam o avanço, mas indicam com precisão onde as próximas versões do software precisam de melhorar.

PACE com TEMPO

O PACE não trabalha sozinho, porque a missão TEMPO da NASA observa a América do Norte ao longo de todas as horas de luz do dia.

Enquanto o PACE melhora a nitidez da imagem uma vez por dia, o TEMPO acompanha como as plumas se deslocam, se dispersam e mudam de direção ao longo do tempo.

Usar ambos em conjunto permite às agências verem tanto o padrão das fontes como a deriva horária que transporta a poluição para bairros.

Essa combinação pode tornar os dados de qualidade do ar por satélite mais úteis para decisões no próprio dia, durante períodos de ponta do trânsito e episódios de poluição industrial.

O segundo benefício

O produto de poluição também pode reforçar o restante trabalho científico do PACE, apesar de a missão não ter sido criada para esta função.

Tanto o dióxido de azoto como o ozono absorvem luz; por isso, medi-los diretamente pode melhorar a correção aplicada antes da análise da cor do oceano.

Isto é relevante perto de costas e cidades, onde o ar poluído pode distorcer a forma como os satélites interpretam os reflexos à superfície.

Assim, uma missão lançada para plâncton e aerossóis ganhou uma segunda utilidade como ferramenta de qualidade do ar.

O que vem a seguir para o PACE

O PACE passou de missão focada em oceano e aerossóis para um mapeador de poluição mais detalhado, capaz de mostrar onde o ar sujo começa e como se desloca.

À medida que a validação se alarga e os algoritmos sobre água melhoram, o satélite pode tornar-se muito mais útil no trabalho diário ligado a saúde, planeamento e emissões.