Dane satelitarne mogą pomóc w ratowaniu zdrowia Europejczyków

Zanieczyszczenie powietrza ma coraz większy wpływ na stan zdrowia ludzi. W Europie jest powodem już co ósmego zgonu. Monitorowanie jakości powietrza za pomocą satelitów może przyczynić się do lepszego informowania o jakości powietrza w krajach europejskich. To novum, ponieważ tradycyjnie wykorzystywano w tym celu tylko pomiary naziemne.

Raport EEA

Raport Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) w dużej mierze opiera się na danych WHO (World Health Organization), dotyczących przyczyn zgonów i chorób ludzi na całym świecie. Z analizy wynika, że jakość środowiska w ogromnej mierze determinuje nasze samopoczucie i stan zdrowia. Zanieczyszczenie atmosfery to obecnie jeden z największych problemów środowiskowych na Ziemi. Według raportu EEA, zanieczyszczenie powietrza, hałas, skutki zmian klimatycznych, takie jak fale upałów a także narażenie na niebezpieczne chemikalia, powodują pogorszenie stanu zdrowia wielu Europejczyków. Zła sytuacja środowiska odpowiada już za 13 proc. zgonów w Europie.

Głównym zagrożeniem dla zdrowia Europejczyków pozostaje zanieczyszczenie powietrza, powodując w krajach UE 400 tys. przedwczesnych śmierci rocznie. Na drugim miejscu znajduje się zanieczyszczenie hałasem, które przyczynia się do 12 tys. przedwczesnych zgonów. Kolejnym „cichym mordercą” są skutki zmian klimatu, zwłaszcza fale upałów.

Obciążenie zanieczyszczeniem i zmianą klimatu jest różne, z wyraźnymi różnicami między wschodem i zachodem Europy. Najwyższy odsetek zgonów tego typu przypisuje się środowisku w Bośni i Hercegowinie (27 proc.), a najniższy w Islandii i Norwegii (9 proc.). Szczególnie wrażliwe na te zagrożenia są te miasta, które mają mniejszy dostęp do terenów zielonych i ograniczone zasoby wodne.

Informacje o Ziemi wprost z satelitów

W 2020 roku dane satelitarne były szeroko wykorzystywane do monitorowania wahań jakości powietrza wywołanych ograniczeniami związanymi z pandemią COVID-19. W ramach programu obserwacji Ziemi Copernicus, koordynowanego przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną ESA, dane satelitarne dotyczące jakości atmosfery dostarcza m. in. satelita Sentinel-5P.

Wiosną tego roku zdjęcia z europejskiego satelity Sentinel-5P ukazały swą użyteczność szerokiemu gronu odbiorców, przedstawiając wyraźne różnice w składzie, a tym samym zanieczyszczeniu atmosfery przed lockdownem oraz w trakcie jego trwania. Analizy porównawcze obrazów znad Chin i Europy wyraźnie wskazywały różnice w jakości powietrza, na które mają wpływ produkcja przemysłowa, ruch miejski czy transport. To tylko przykładowe zastosowania obrazowania satelitarnego w analizie jakości atmosfery – wyjaśnia dr Sylwia Nasiłowska, Project Manager w CloudFerro, firmie która na zlecenie ESA zbudowała i jest operatorem platformy CREODIAS, umożliwiającej dostęp do danych satelitarnych oraz ich przetwarzanie w chmurze obliczeniowej. CREODIAS jako jeden z pięciu DIAS-ów (DIAS – Data and Information Access Services) jest częścią programu Copernicus.

Analiza zanieczyszczenia przed i trakcie pandemii

Naukowcy z Królewskiego Niderlandzkiego Instytutu Meteorologicznego (KNMI) i Królewskiego Belgijskiego Instytutu Aeronomii Kosmicznej (BIRA-IASB) wykorzystali informacje z satelity Sentinel-5P oraz dane naziemne, aby określić korelację między COVID-19 a skutkami zanieczyszczenia powietrza nad Europą. Analiza wykazała, że najsilniejsze spadki, wynoszące nawet 50 proc., odnotowano w pierwszym etapie blokady w Europie Południowej (w Hiszpani, Włoszech i Francji). W lipcu i sierpniu 2020 stężenia były nadal o 10-20 proc. niższe od poziomów sprzed wybuchu pandemii.

Jak twierdzi Bas Mijling, badacz atmosfery w KNMI: – Środki bezpieczeństwa wprowadzone w Berlinie spowodowały spadek zanieczyszczeń o około 20 proc., z niewielkimi wahaniami obserwowanymi do sierpnia. Zdecydowanie mniejsze spadki zanieczyszczeń powietrza odnotowały satelity w Europie Wschodniej niż Zachodniej, gdzie podczas ścisłego lockdownu obserwowano spadki nawet o połowę.

Co istotne, porównanie pomiarów satelitarnych z pomiarami naziemnymi wykazuje zgodność. Stanowi to kolejny krok do bardziej powszechnego wykorzystania pomiarów atmosfery z kosmosu do raportowania jakości powietrza.

Sentinel-5P do zadań specjalnych

Wspomniany wcześniej satelita Sentinel-5P, wyposażony w skaner TROPOMI, monitoruje jakość powietrza i warstwę ozonową oraz obserwuje zmiany klimatyczne.

Platforma CREODIAS umożliwia łatwy i szybki dostęp do produktów tego satelity, są to dane takie jak: aerozole, zachmurzenie, zawartość CO, HCHO, NO2, NP, O3, SO2. Parametry te determinują ogólnie pojętą jakość powietrza, wpływającą na zdrowie i długość życia ludzi oraz stan ekosystemów. Dzięki bieżącemu dostępowi do aktualnych, obiektywnych danych satelitarnych w czasie niemal rzeczywistym, monitoring staje się znacznie łatwiejszy. Korzystają z tego nie tylko instytucje naukowe, ale również rządy państw czy ich zrzeszenia, takie jak Komisja Europejska – wyjaśnia dr Sylwia Nasiłowska z CloudFerro.

Informacje gromadzone za pomocą urządzenia -5P są przechowywane i dostępne w domenie publicznej, m.in. na platformie CREODIAS, której operatorem jest CloudFerro. – Naukowcy, badacze i firmy zainteresowane wykorzystaniem danych dotyczących atmosfery mają nie tylko do nich dostęp, ale także, za pośrednictwem maszyny wirtualnej, którą można łatwo utworzyć na platformie CREODIAS, mogą je przetwarzać w chmurze, bez konieczności pobierania ich na własny komputer. Platforma oferuje także narzędzia dedykowane analizie informacji z TROPOMI, ułatwiające przetwarzanie, filtrowanie oraz wizualizację danych atmosferycznych, dla dowolnego obszaru na Ziemi i dowolnego zakresu dat – wyjaśnia dr Sylwia Nasiłowska.

Dane satelitarne dotyczące gazów cieplarnianych, jakości powietrza i wody są już wykorzystywane do raportowania związanego z wieloma wskaźnikami klimatycznymi, które mają wpływ na zdrowie i życie mieszkańców Ziemi. Na razie korzystają z nich głównie instytucje zaangażowane w ochronę zdrowia, ale jest to także ogromny potencjał dla biznesu – firmy i startupy mogą tworzyć zupełnie nowe aplikacje i usługi, wykorzystujące satelitarne dane środowiskowe oraz służące ochronie zdrowia. Przykładem może być aplikacja dla osób, które często biegają czy uprawiają sport na świeżym powietrzu, która informuje o aktualnej sytuacji w danym miejscu. Warte uwagi są także rozwiązania symulujące zmiany klimatyczne, wykorzystywane do planowania terenów zurbanizowanych, przesiedleń ludności czy monitorowania miejsc najbardziej narażonych i niebezpiecznych do zamieszkania przez człowieka.