Przetwarzanie danych o jakości powietrza w użyteczne informacje
Usługa monitorowania atmosferycznego Copernicus Atmosphere Monitoring Service(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (CAMS) jest niezwykle ważna w procesie monitorowania powietrza, którym oddychamy, a także gazów cieplarnianych w naszej atmosferze. Będąca częścią unijnego programu Copernicus usługa CAMS jest źródłem bezpłatnych danych na temat warunków atmosferycznych, bezpośrednio wspierając globalne działania w zakresie zanieczyszczenia powietrza, ochrony środowiska i wytwarzania czystej energii. Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt CAMEO powstał, aby rozwinąć usługę i sprawić, by działała na najwyższym poziomie. „Włożyliśmy wiele pracy i dołożyliśmy starań, by zapewnić, że usługa CAMS jest gotowa na nowe satelity, zwłaszcza na orbicie geostacjonarnej, które mogą zapewniać częste aktualizacje danych”, zauważa Johannes Flemming koordynator projektu. Zespół projektu CAMEO pracował nad ulepszeniem sposobu, w jaki program Copernicus łączy dane satelitarne z modelami w celu tworzenia lepszych prognoz regionalnych i globalnych. „Co równie istotne, opracowaliśmy ulepszone dane na temat niepewności - określamy ilościowo niepewność w produktach usługi CAMS, aby użytkownicy wiedzieli lepiej, co w praktyce oznaczają dla nich dane”, dodaje Flemming.
Usługa gotowa na nowe dane satelitarne
Badacze położyli nacisk przede wszystkim na przygotowanie produktów CAMS do obsługi danych z nowych satelitów na orbicie geostacjonarnej, takich jak GEMS i TEMP, a także Sentinel-4(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który niedługo trafi na orbitę. Naukowcy zharmonizowali również sposoby przedstawiania zachowania aerozoli przez systemy prognostyczne i zbiory danych satelitarnych, uwzględniając blokowanie i rozpraszanie światła słonecznego oraz kierunki. „Kluczowym osiągnięciem projektu było ujednolicenie założeń dotyczących interakcji aerozoli ze światłem między modelami prognostycznymi a metodami gromadzenia danych satelitarnych w celu poprawy spójności danych”, podkreśla Flemming. „Udało nam się również uwzględnić radiancje, na które wpływają aerozole, w ramach Zintegrowanego Systemu Prognoz(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Kilka regionalnych modeli CAMS wykorzystuje dane dotyczące dwutlenku siarki dostarczane przez satelitę Sentinel-5P, a obecnie trwają przygotowania do uwzględnienia w modelach także tlenku węgla i formaldehydu. W Europie naukowcy dodali dane aerozolowe z naziemnej sieci czujników LIDAR do modelu CHIMERE, co usprawniło pionowe obserwacje aerozoli. Przeprowadzono również testy mające na celu umożliwienie wykorzystania nowych danych dotyczących dwutlenku azotu z satelity Sentinel-4 i amoniaku z satelity IRS-MTG. Prace te przełożą się na zwiększenie dokładności operacyjnych prognoz jakości powietrza nad Europą dostarczanych za pośrednictwem usługi CAMS.
Badanie emisji zanieczyszczeń w środowisku
Kolejnym przełomem było oszacowanie naturalnych emisji izoprenu - związku uwalnianego przez rośliny, dzięki obserwacjom satelitarnym formaldehydu. Aby to osiągnąć, zespół opracował uproszczony model analizujący zachowanie izoprenu w atmosferze. Dodatkowy nacisk został położony na dane naziemne. Zespół rozszerzył bazy danych dotyczących promieniowania powierzchniowego, pyłu, a także osadzania azotu i siarczanów w celu poprawy jakości danych. Badacze opracowali także nową metodę pozwalającą na ograniczenie niepewności produktów CAMS w zakresie promieniowania słonecznego poprzez skupienie się na czynnikach obejmujących między innymi zachmurzenie. W ramach prac przeanalizowali osiadanie pyłu nad oceanami i wpływ tego zjawiska na urządzenia wykorzystujące energię słoneczną. Prace zaowocowały istotnymi ulepszeniami ilościowych szacunków niepewności danych CAMS dotyczących emisji, rozwojem produktów CAMS opracowanych z myślą o sektorach wykorzystujących energię słoneczną, a także nowymi analizami przepływów osadzania. Dodatkową korzyścią było udoskonalenie narzędzia CAMS wspierającego decydentów w planowaniu działań w zakresie ograniczania emisji i ustalania przyczyn zanieczyszczenia powietrza.
Wyzwania i plany na przyszłość
„Istotnym problemem utrudniającym opracowywanie produktów CAMS w kontekście przyszłych misji satelitarnych jest fakt, że rzeczywiste dane satelitarne jeszcze nie istnieją. Ze względu na to, że niektóre satelity, w tym 3MI i Sentinel-4, nie zostały jeszcze uruchomione, naukowcy muszą polegać na danych zastępczych lub syntetycznych w celu testowania i rozwoju rozwiązań”, zauważa Flemming. „Utrudnia to kompleksowe przygotowania, ponieważ dokładna charakterystyka błędów rzeczywistych danych jest niemożliwa do ustalenia”. Choć dane satelitarne już teraz zwiększają dokładność prognoz regionalnych i globalnych dostępnych w ramach CAMS, ich pozytywne oddziaływanie wciąż można zwiększyć. W przyszłości kluczowym priorytetem będzie czytelne informowanie użytkowników o niepewności danych CAMS dotyczących emisji oraz danych dostępnych w ramach innych produktów, aby umożliwić skuteczne korzystanie z tych informacji wszystkim użytkownikom. Użytkownicy CAMS z zadowoleniem przyjęli dostępność informacji o niepewności dla wybranych produktów CAMS, jednak nadal konieczne jest prowadzenie dialogu z zainteresowanymi stronami, aby dostosować te informacje do konkretnych wymagań i potrzeb konkretnych rozwiązań.
