Китайський карантин під пильним оком супутників. Ще одна сторона кризи здоров’я [АНАЛІЗ]

Постійний моніторинг атмосфери Землі та викидів від промислового забруднення, який став можливим завдяки системам супутникового огляду, в останні місяці дав дивовижні знання про наслідки глобальної епідеміологічної кризи та її вплив на національну економіку. Найбільша увага, природно, була зосереджена на тих, хто особливо постраждав від поширення коронавірусу SARS-CoV-2: Китаю та Італії. Особливо уважно було проаналізовано ситуацію в Середньому Королівстві, де був відзначений перший фронт глобальної боротьби із збудником хвороби — вже деякий час було сигналом про згасання епідемічних спалахів внаслідок введеного там суворого карантину.

Розпочата на початку 2020 року в Китаї битва за припинення епідемії вірусу SARS-CoV-2 швидко стала очевидною на супутникових знімках — зображеннях поточного стану атмосфери Землі. Серед численних супутників, які мали орбітальні лінзи, спрямовані до Китаю, були системи спостереження американського агентства NASA (Orbiting Carbon Observatory-2 та Aura CH-1), японського JAXA (GCOM-C1, або глобальної місії спостереження змін-клімат "Шикісай") а також Європейський Союз-ЄКА. Особливу корисність у цій галузі підтвердив супутник Sentinel 5P, який є частиною системи візуалізації Землі ЄС, Коперник.

З рівня орбіти Землі успішно спостерігалися непрямі наслідки спалаху епідемії — наслідки були не стільки загрозою, скільки прийнятим протидією, проявленим 23 січня суворою блокадою епіцентру чуми в агломерації та околицями Ухань у провінції Хубей. Це призвело до майже повного припинення місцевого промислового виробництва — вже явно гальмуючи епідемічну загрозу. У наступні дні це виключення поширилось і на інші сусідні міські центри з подібними або обмеженими обмеженнями.

Радикальне зменшення активності промислового сектора, а також міграція в карантинних регіонах (на піку його ареал охоплював населення понад 59 мільйонів чоловік) призвело до різкого скорочення викидів в атмосферне забруднення. Найбільш обширний аналіз змін їх підпису над Китаєм був представлений Європейським космічним агентством за погодженням з центрами NASA (наукові команди програм Aura і SPoRT, тобто Центр короткотермінових досліджень та переходів). Дані для цих досліджень були надані супутником Sentinel 5P, що проводив регулярні спостереження протягом трьох місяців поспіль боротьби з вірусами.

Саме завдяки його роботі — а точніше, багато спектральному спектрометру TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument), що є у розпорядженні Sentinel 5P, — більш детально проаналізовано взаємозв'язок між існуючим карантином та серйозним зменшенням загальних викидів забруднюючих речовин. Маючи здатність спостерігати ультрафіолетовому (УФ), видимому та близькому до інфрачервоного (як NIR, так і SWIR — короткохвильовий інфрачервоний: довжина хвилі до 3 мкм), TROPOMI довело можливість контролювати накопичення багатьох видів елементів та хімічних сполук : озон, метан, формальдегід, чадний газ, діоксид азоту та діоксид сірки, а також аерозолі. Створений у співпраці з ESA з голландським космічним агентством NSO та місцевим державним метеорологічним інститутом KNMI (Королівський Нідерландський метеорологічний інститут), прилад має тут більш широкі можливості, ніж аналогічний за призначенням OMI (Ozone Monitoring Instrument) із супутника NASA Aura.

зображення
Підсумок різних періодів вимірювання супутника Sentinel 5P за останні три місяці спостереження за викидами в атмосферу китайського азоту — під час коронавірусної кризи в Хубеї. Ілюстрація: Коперник / CREODIAS [creodias.eu]

 

Що саме було знайдено завдяки даним, надісланим Copernicus Sentinel 5P, та які були характеристики змін? Першими привернули увагу фахівців різкі зміни концентрації діоксиду азоту у повітрі над Китаєм — індикаторним складом для викидів промислових газів та спалювання викопного палива. У період з грудня 2019 року по березень 2020 року тут спостерігалося виключно помітне зменшення викидів у зв'язку з поступовим припиненням діяльності електростанцій, промисловості та транспорту.

Це явище було зафіксовано у всіх великих (найбільш промислово розвинених) містах центрального та північного Китаю в період з кінця січня до кінця лютого. Більш виражене зниження концентрації збігалося в першому епізоді із святкуванням місячного Нового року, що зазвичай є природною причиною зниження концентрації забруднення з року в рік. Однак тенденція не тільки продовжилась, але й поглибилась протягом тижнів, що настали після цієї дати. Служба моніторингу атмосфери Коперніка (CAMS) спостерігала подальше зниження забруднення повітря в Китаї в лютому 2020 року — особливо наявність дрібних частинок (ПМ 2,5 та ПМ10).

CAMS порівнював масштаби цього зниження з аналогічними періодами за попередні три роки. Поєднуючи супутникові спостереження з детальними комп'ютерними чисельними моделями атмосфери, дослідження показали на 20-30 відсотків зменшення викидів у поверхневі тверді частинки у більшості Китаю.

У той же час накладений карантин почав давати очікуваний ефект, коли у другій половині лютого офіційна урядова статистика день у день включала явне скорочення кількості новоінфікованих — незабаром після рекордного щоденного збільшення понад 14 тисяч. інфекції близько 12 лютого. У наступні дні цей прогрес консолідувався. Нарешті, зареєстрована загальна кількість активних випадків впала на зламі лютого та березня, так що обмеження почали зменшуватися. У багатьох провінціях рівень кризових реакцій знижений — школи, фабрики та інші громадські простори поступово почали відновлюватися, а співробітники повернулися до своїх заводів.

Це призвело до явних сигналів про повернення тенденції до скорочення викидів у Китаї, що спостерігалася на початку березня, та сигнали про повернення до високих рівнів викидів. Щоб проілюструвати "наскільки" ситуація змінилася на той час, ESA опублікувала анімацію, що складається з оброблених зображень, що показують масштаби забруднення повітря з Середнього Королівства діоксидом азоту, зібраним із супутника Copernicus Sentinel-5P протягом 3 місяців — з 20 грудня 2019 року по 16 березня 2020 рік. 10-денна базова шкала наступних вимірювань була прийнята як орієнтир для розрахунку ковзної середньої.

В результаті було визначено точку найбільш очевидного зниження концентрації забруднюючих речовин, що відбулося наприкінці січня 2020 року. У свою чергу, на початку березня відбулося чітке повернення тенденції — рівень діоксиду азоту почав повертатися до початкового високого рівня. Це явище прокоментував директор програми ESA спостереження Землі Йозеф Ашбахер. "Супутники пропонують унікальну орієнтир для моніторингу стану здоров'я нашої планети", — сказав він. "Sentinel-5P в даний час є одним із семи супутників Коперника на орбіті — він забезпечує найбільш точні вимірювання діоксиду азоту та інших мікроелементів, які можна отримати з космосу", — заявив він далі.

Оскільки діоксид азоту в основному виробляється за рахунок дорожнього руху та фабрик, це головний показник промислової активності у всьому світі. Чітко видно — значне зниження рівня діоксиду азоту в Китаї через зменшення активності через обмеження [пов'язане з карантином — ред. ред.] COVID-19, а також китайський Новий рік у січні.

Йозеф Ашбахер, директор ESA для програм спостереження за Землею

Однак, кажучи про точний масштаб спостережуваного зменшення забруднення та його висновки, експерти ESA залишалися поміркованими у своїх оцінках, вказуючи на ще ранню стадію аналізів та необхідність подальшого заповнення порівняльних даних. "Ми, безумовно, можемо віднести деяке зменшення діоксиду азоту до ефекту коронавірусу. Зараз ми обчислили зменшення приблизно на 40% у китайських містах, але це лише приблизні оцінки, оскільки погода також впливає на викиди", — сказав Клаус Зенер, керівник місії Copernicus Sentinel. 5P. У той же час він заявив, що його команда проводить детальний науковий аналіз, який "забезпечить більш кількісні результати в наступні тижні та місяці".

Окремим орієнтиром можуть бути також дані, зібрані за допомогою американського супутника Aura CH-1 — точніше, вже згаданого OMI (Ozone Monitoring Instrument), який, незважаючи на свою назву, також чудово розпізнає накопичення азоту та діоксиду сірки, і взагалі аерозолі. Завдяки йому, через тиждень після китайського Нового року, який відзначається 25 січня 2020 року, NASA виявило зниження середніх викидів NO2 по відношенню до попереднього такого періоду на 36 відсотків.

зображення
Дані діоксиду азоту, зібрані в Китаї за 2019-2020 роки за допомогою супутника NASA, Aura-CH1. Зображення: NASA Aura [aura.gsfc.nasa.gov]

 

Вірно також, що дані лише про діоксид азоту далеко не завершують загальне зменшення забруднення під час суворого карантину на величезній урбанізованій території. Також зазначається, що супутники паралельно фіксують багато інших параметрів забруднення та пов'язані з ними показники. Це в першу чергу дані про викид вуглекислого газу в атмосферу, хоча корисними є також класичні супутникові знімки у видимому спектрі — також ті, що зроблені з комерційних супутникових сузір'їв, показуючи, наприклад, масштаб обмеження транспортного та автомобільного зв'язку або скупчення смогу та диму під впливом активних рослин промислові.

Тим часом, як розрахунки на основі спектрографічного аналізу атмосфери, так і математичні оцінки, засновані на зменшених економічних та промислових параметрах, викиди СО2 наприкінці лютого (у розширеному карантині — понад місяць після встановлення блоку) він впав приблизно на 25 відсотків. Ряд супутників, включаючи NASA Orbiting Carbon Observatory-2, продовжує збирати ці дані.

Зрештою, наступний циклічний аналіз американського агентства NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), яке виконує сезонні та щорічні підсумки викидів вуглекислого газу, записані його супутниками, а також наземними станціями, виявиться не менш цікавим і авторитетним у довгостроковій перспективі. Ці дані в першу чергу збираються Обсерваторією Мануа Лоа на Гаваях, вимірюючи коливання накопичення СО, пов'язані з порами року2 в атмосфері. Дуже ранні часткові вимірювання за поточний рік вже показали ознаки безпрецедентного зниження стандартної швидкості збільшення вуглекислого газу (що відбувається в холодну пору року через скорочення рослинності). Однак це — якщо воно залишатиметься досить чітким і пропорційним вимірам щодо Китаю — вкаже на прояв вимушеного обмеження китайських викидів. Наразі, однак, це все ще чисто гіпотетичне припущення.

Оскільки коронавірусний криза поширюється по всьому світу, подібне зменшення впливу людини на атмосферу спостерігається в інших країнах та регіонах. Незважаючи на те, що це вимушена ситуація, в будь-якому разі соціально та економічно небажана, вона дає унікальну орієнтир для оцінки значущості впливу людини на якість повітря, потенціал для самоочищення навколишнього середовища, а також — що бурхливо обговорюється протягом багатьох років — щодо постійних змін клімат. Отже, постійний моніторинг безпрецедентних порушень, які ми відзначаємо у вигляді глобальної пандемічної кризи, має принципове значення для подальших досліджень впливу людини на стан природного середовища та розробки нових контрзаходів в екологічній політиці. Супутникове обладнання часто виявляється дуже корисним джерелом критичної інформації — і його значення в таких виняткових ситуаціях ще більше зростає.

Facebook Comments