美国宇航局发布新的高质量、近实时空气质量数据

美国宇航局提供了新的数据，可以提供前所未有的分辨率的空气污染观测数据——精确到单个社区的规模。这些近乎实时的数据来自该机构的 TEMPO（对流层排放：污染监测）仪器，该仪器于去年发射，旨在通过彻底改变科学家从太空观察空气质量的方式来改善地球上的生活。这些新数据来自位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心的大气科学数据中心。

美国宇航局局长比尔·尼尔森表示：“TEMPO 是 NASA 的地球观测仪器之一，它为改善我们地球的生活做出了巨大贡献。”“NASA 和拜登-哈里斯政府致力于应对气候危机，让气候数据更加开放，让所有人都能获取。我们呼吸的空气影响着每个人，这些新数据正在彻底改变我们追踪空气质量的方式，造福人类。”

2024 年 3 月 28 日，TEMPO 仪器全天测量了来自多个不同区域和排放源的二氧化氮 (NO2) 浓度升高。从 TEMPO 的数据来看，黄色、红色、紫色和黑色团块代表污染物浓度升高，并且会随着时间的推移出现变化。

图片来源：Trent Schindler/NASA 科学可视化工作室

TEMPO 任务每小时收集北美从大西洋到太平洋海岸、从墨西哥城到加拿大中部的大气白天扫描数据。该仪器通过观察太阳光如何被对流层（地球大气的最低层）中的气体和粒子吸收和散射来检测污染。

“TEMPO 测量的所有污染物都会引起健康问题，”NASA 兰利大气科学数据中心的科学负责人 Hazem Mahmoud 说道。“我们有 500 多名早期采用者立即使用这些数据集。我们预计在不久的将来会看到流行病学家和健康专家使用这些数据。研究呼吸系统和这些污染物对人们健康影响的研究人员会发现 TEMPO 的测量结果非常有价值。”

德克萨斯州 I-35 等主要交通走廊的 NO2 浓度均有所升高，最高浓度出现在上午 9:00 到中午 12:00 之间。休斯顿、达拉斯和圣安东尼奥等城市的 NO2 浓度均有所升高，其中休斯顿地区的 NO2 浓度从早上到晚上一直保持最高浓度。

图片来源：Trent Schindler/NASA 科学可视化工作室

早期采用者计划让政策制定者和其他空气质量利益相关者了解了TEMPO 测量的能力和优势。自 2023 年 10 月以来，TEMPO 校准和验证团队一直致力于评估和改进 TEMPO 数据产品。 

“TEMPO 收集的数据将在污染的科学分析中发挥重要作用，”史密森天体物理天文台高级物理学家兼该任务首席研究员刘雄表示。“例如，我们将能够研究交通高峰时段的污染、疾病和健康问题与急性空气污染暴露之间的联系、空气污染如何对服务不足的社区造成不成比例的影响、改善空气质量警报的可能性、闪电对臭氧的影响以及森林火灾和火山喷发造成的污染移动。” 

TEMPO 的测量包括二氧化氮、甲醛和地面臭氧等空气污染物。

从下午 1 点左右开始，一直持续到晚上，德克萨斯州东部、俄克拉荷马州、路易斯安那州、阿肯色州和密西西比州的 NO2 浓度都出现了与计划燃烧相关的高浓度。从埃尔帕索到孟菲斯等城市，NO2 浓度都出现了升高。

图片来源：Trent Schindler/NASA 科学可视化工作室

内布拉斯加大学医学中心水、气候和健康项目执行主任杰西·贝尔 (Jesse Bell) 表示：“糟糕的空气质量会加剧已有的健康问题，从而导致更多人住院。”贝尔是TEMPO 数据的早期采用者。

Bell 指出，农村地区缺乏空气质量数据，因为监测站通常相距数百英里。社区之间的空气质量也存在明显差异。

“平均而言，低收入社区的空气质量比富裕社区更差，”贝尔说。“例如，我们进行了研究，发现在奥马哈周围的道格拉斯县，该县东部儿童哮喘住院率较高。当我们确定哪些人群的住院率高于其他人群时，我们发现这些人群是有色人种社区和有贫困指标的人群。TEMPO 收集的数据将非常重要，因为您可以获得道格拉斯县等地空气质量的更好的空间和时间分辨率。”

确定空气污染源可能很困难，因为野火产生的烟雾或工业和交通拥堵产生的污染物会随风飘散。TEMPO 仪器将使追踪某些污染物的来源变得更加容易。

TEMPO 观测到二氧化氮从二叠纪盆地向北输送，二叠纪盆地是一片大型石油和天然气产区，横跨德克萨斯州西部和新墨西哥州东南部的部分地区，盆地早晨测量到的最高浓度。上午 8:00 至下午 2:00，在休斯顿西部和西北部以及达拉斯东部的农村地区可以看到燃煤电厂排放的二氧化氮羽流

图片来源：Trent Schindler/NASA 科学可视化工作室

“国家公园管理局正在使用 TEMPO 数据来深入了解新墨西哥州东南部公园出现的空气质量问题，”国家公园管理局化学家 Barkley Sive 解释道。“二叠纪盆地的石油和天然气排放影响了卡尔斯巴德洞窟和其他公园及其周边社区的空气质量。虽然污染控制策略已成功降低了美国大部分地区的臭氧水平，但这些数据有助于我们了解该地区空气质量的恶化。” 

TEMPO 仪器由 BAE SYSTEMS, Inc.、Space & Mission Systems（前身为 BALL AEROSPACE）制造，搭载于 Maxar Technologies 制造的 Intelsat 40e 卫星上。TEMPO 地面系统（包括仪器操作中心和科学数据处理中心）由史密森天体物理组织运营，该组织是哈佛和史密森天体物理中心的一部分。