नासा ने हानिकारक वायु प्रदूषण पर COVID-19 लॉकडाउन के मानचित्र प्रभाव में मदद की

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नासा ने हानिकारक वायु प्रदूषण पर COVID-19 लॉकडाउन के मानचित्र प्रभाव में मदद की

महामारी की शुरुआत में, यह उम्मीद की गई थी कि दुनिया भर में उपग्रह इमेजरी COVID-19 लॉकडाउन के परिणामस्वरूप स्वच्छ हवा दिखाएगी। लेकिन सभी प्रदूषकों को संचलन से बाहर नहीं किया गया था। छोटे वायुजनित-कण प्रदूषण के लिए, जिसे पीएम 2.5 के रूप में जाना जाता है, नासा के डेटा का उपयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने पाया कि अंतरिक्ष से देखे जाने पर मौसम विज्ञान की परिवर्तनशीलता ने लॉकडाउन संकेतों को अस्पष्ट कर दिया।

अध्ययन का नेतृत्व करने वाले सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक विजिटिंग रिसर्च एसोसिएट मेलानी हैमर ने कहा, “सहज रूप से आप सोचेंगे कि अगर कोई बड़ी लॉकडाउन स्थिति होती है, तो हम नाटकीय बदलाव देखेंगे, लेकिन हमने नहीं किया।” “यह एक आश्चर्य की बात थी कि पीएम 2.5 पर प्रभाव मामूली था।”

पीएम 2.5 नाक के स्तर के कणों के द्रव्यमान का वर्णन करता है, जो अक्सर मानवजनित रूप से उत्पन्न होते हैं, जो 2.5 माइक्रोमीटर से छोटे होते हैं, या मानव बाल की चौड़ाई से लगभग 30 गुना छोटे होते हैं। पीएम 2.5 वातावरण में रहने के लिए काफी छोटा है, और जब साँस ली जाती है, तो यह दिल के दौरे, कैंसर और मानव स्वास्थ्य के लिए कई अन्य प्रभावों के बढ़ते जोखिम से जुड़ा होता है।

चीन का नक्शा उत्तरी चीन में वायु प्रदूषण में वृद्धि दिखा रहा है, और बीजिंग और पूर्वी तट पर घट रहा है।
फरवरी 2019 और 2020 के लिए चीन में पीएम 2.5 सांद्रता में परिवर्तन उपग्रह अवलोकन से प्राप्त हुआ।

Map of China showing increases in particulate air pollution over northern China, and decreases over Beijing and the East Coast.
साभार: नासा की अर्थ ऑब्जर्वेटरी Changes in PM 2.5 concentrations over China for February 2019 and 2020 derived from satellite observations.Credits: NASA’s Earth Observatory
नासा के अंतरिक्ष यान डेटा को ग्राउंड-आधारित निगरानी और एक अभिनव कंप्यूटर मॉडलिंग प्रणाली के साथ जोड़कर, वैज्ञानिकों ने महामारी के शुरुआती महीनों के दौरान चीन, यूरोप और उत्तरी अमेरिका में पीएम 2.5 के स्तर की मैपिंग की। शोधकर्ताओं ने पाया कि हाल के वर्षों के बीच पीएम 2.5 में मौसमी अंतर मुख्य रूप से मौसम विज्ञान की प्राकृतिक परिवर्तनशीलता से प्रेरित थे, न कि महामारी लॉकडाउन द्वारा।
साइंस एडवांस जर्नल में 23 जून को प्रकाशित, नया शोध नासा के टेरा और एक्वा उपग्रहों के डेटा के साथ-साथ नासा ग्लोबल मॉडलिंग एंड एसिमिलेशन ऑफिस से मौसम संबंधी मॉडलिंग इनपुट को एकीकृत करता है।
अध्ययन में विश्लेषण किए गए मौसम संबंधी प्रभावों में खनिज धूल के स्रोतों में परिवर्तन, प्रदूषक जिस तरह से वातावरण में सूर्य के प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं, मिश्रण और गर्मी हस्तांतरण, साथ ही वर्षा द्वारा वातावरण से प्रदूषकों को हटाने में शामिल हैं।
पीएम 2.5 अध्ययन करने के लिए सबसे जटिल प्रदूषकों में से एक है क्योंकि इसके कण आकार, संरचना और विषाक्तता इसके स्रोत और पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर बहुत भिन्न होते हैं।
एक गैस प्रदूषक जिसे नाइट्रोजन डाइऑक्साइड या NO2 के रूप में जाना जाता है, ने लॉकडाउन के दौरान नाटकीय गिरावट देखी। ट्रकों, कारों और अन्य वाहनों द्वारा जलने वाले ईंधन का एक प्रमुख उपोत्पाद, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की गिरावट अंतरिक्ष और जमीन से दिखाई दे रही थी। स्पष्ट, नीले आसमान की छवियां जहां भारी स्मॉग लोकप्रिय समाचारों और सोशल मीडिया पर बाढ़ आ गई थी, यह सुझाव देते हुए कि COVID-19 ने सामान्य रूप से सभी प्रदूषण को काफी कम कर दिया है।
जब नाइट्रोजन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होता है, तो यह वातावरण में अन्य रसायनों के साथ भी बातचीत कर सकता है और पीएम 2.5 बना सकता है। हालांकि, दो प्रदूषकों का रैखिक संबंध नहीं है। वायुमंडल में जितनी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड है, उससे आधी जरूरी नहीं है कि वह नाइट्रोजन डाइऑक्साइड द्वारा उत्पादित पीएम 2.5 से आधी हो।
क्योंकि PM 2.5 अक्सर NO2 के समान स्रोतों से आता है, शोधकर्ताओं ने यह भी सवाल करना शुरू कर दिया कि क्या लॉकडाउन के परिणामस्वरूप PM 2.5 की गिरावट आई है।
पीएम 2.5 परिवर्तनों के प्रारंभिक महामारी अध्ययनों ने जमीनी निगरानी साइटों से डेटा का विश्लेषण किया, जो आसपास की हवा का परीक्षण करते हैं। लेकिन क्योंकि वे जमीनी स्थल कुछ और दूर हैं, इसलिए उनका डेटा अकेले हवा में पीएम 2.5 सांद्रता की बड़ी तस्वीर को एक साथ रखने में असमर्थ है, हैमर ने कहा।
हैमर ने कहा, “हमें पीएम 2.5 में बदलाव देखने में सबसे ज्यादा दिलचस्पी थी क्योंकि पीएम 2.5 वैश्विक स्तर पर समयपूर्व मृत्यु दर के लिए प्रमुख पर्यावरणीय जोखिम कारक है।” “हमने उपग्रह चित्रों से अधिक संपूर्ण चित्र का उपयोग करके फिर से देखने का निर्णय लिया।”
अध्ययन का नेतृत्व सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में रान्डेल मार्टिन ने किया था, जिन्होंने पीएम 2.5 जैसे वायुमंडलीय प्रदूषकों का अध्ययन करने के लिए मॉडलिंग और रिमोट सेंसिंग को एकीकृत करने वाले अनुसंधान का बीड़ा उठाया था।
“दुनिया के कई देशों में पीएम 2.5 की निगरानी बिल्कुल भी नहीं है,” मार्टिन ने कहा। “ये उपकरण वैश्विक या क्षेत्रीय स्तर पर जमीनी स्तर पीएम 2.5 में अंतर्दृष्टि सक्षम करते हैं।”
व्यापक विश्लेषण सुनिश्चित करने के लिए, टीम ने व्यापक ग्राउंड मॉनिटरिंग सिस्टम वाले क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया और 2018, 2019 और 2020 में जनवरी से अप्रैल तक पीएम 2.5 के मासिक अनुमानों की तुलना की।
जब शोधकर्ताओं ने प्रत्येक क्षेत्र के लॉकडाउन चरणों के साथ मेल खाने वाले महीनों के दौरान तीन वर्षों में पीएम 2.5 के स्तर की तुलना की, तो उत्तरी अमेरिका या यूरोप पर कई स्पष्ट संकेत नहीं थे। चीन में लॉकडाउन से संबंधित सबसे महत्वपूर्ण अंतर पाए गए।
“हमने पाया कि सबसे स्पष्ट रूप से पता लगाने योग्य संकेत उत्तरी चीन के मैदान पर एक महत्वपूर्ण कमी थी, जहां सबसे सख्त लॉकडाउन केंद्रित थे,” हैमर ने कहा।
यह पता लगाने के लिए कि क्या लॉकडाउन उस सिग्नल के लिए जिम्मेदार था, और सर्वेक्षण किए गए क्षेत्रों के आसपास कई छोटे बिंदु थे, टीम ने अलग-अलग “संवेदनशीलता सिमुला” चलाया।यह पता लगाएं कि क्या लॉकडाउन उस सिग्नल के लिए जिम्मेदार था, और सर्वेक्षण किए गए क्षेत्रों के आसपास कई छोटे बिंदु थे, टीम ने जीईओएस-केम का उपयोग करके अलग-अलग “संवेदनशीलता सिमुलेशन” चलाए, एक रासायनिक परिवहन मॉडल जिसमें मार्टिन की टीम नेतृत्व करने में मदद करती है।

Side by side images of China showing a comparison between observations and a simulation non-lockdown emissions showing very similar patterns of increases in Northern China and decreases in Eastern China.

 

मौसम विज्ञान और उत्सर्जन के कारण लॉकडाउन अवधि के दौरान चीन में नकली पीएम 2.5 में बदलाव। बाईं ओर की छवि परिवहन से उत्सर्जन के साथ मौसम विज्ञान के कारण 2020-2019 की सांद्रता को स्थिर रखती है। दाईं ओर की छवि मौसम विज्ञान के प्रभावों को 50% परिवहन उत्सर्जन में कमी के साथ जोड़ती है। साभार: नासा की अर्थ ऑब्जर्वेटरी
उन्होंने एक ऐसे परिदृश्य का अनुकरण किया जहां नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के मानवजनित उत्सर्जन को स्थिर रखा गया था और प्रमुख लॉकडाउन महीनों के दौरान पीएम 2.5 में साल दर साल अंतर के लिए मौसम संबंधी परिवर्तनशीलता पूरी तरह से जिम्मेदार थी। उन्होंने सिमुलेशन भी चलाया जिसमें उन्होंने परिवहन से संबंधित उत्सर्जन और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के अन्य मानवजनित स्रोतों को कम किया, लॉकडाउन को प्रतिबिंबित करते हुए, जब कम लोग गाड़ी चला रहे थे और कम औद्योगिक स्थल चालू थे।
उन्होंने सिमुलेशन पाया जहां मौसम विज्ञान और परिवहन प्रभाव दोनों को शामिल किया गया था जो वास्तविक दुनिया की स्थिति को सबसे करीब से दर्शाता है।
हैमर ने कहा, “पीएम 2.5 से निपटना एक बहुत ही जटिल मुद्दा है, और आपको इसके कई स्रोतों को ध्यान में रखना होगा, न कि केवल इस तथ्य पर कि कम लोग सड़क पर हैं।” “बस परिवहन उत्सर्जन में कमी समस्या की जटिलता के लिए पर्याप्त नहीं होगी।”
अधिकांश उपग्रह जमीन से अंतरिक्ष के किनारे तक फैले ऊर्ध्वाधर स्तंभों के माध्यम से वातावरण का नमूना लेते हैं। सतह के पास हवाई कणों की सांद्रता की पहचान करना, जहां वे हवा की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं, अकेले इन उपग्रहों से निर्धारित नहीं किया जा सकता है।
इस अध्ययन में इस्तेमाल किया गया उपग्रह डेटा, जिसे एरोसोल ऑप्टिकल डेप्थ कहा जाता है, जीईओएस-केम का उपयोग करते हुए सतह पीएम 2.5 सांद्रता से संबंधित थे, जो वायुमंडल की संरचना, इसके विभिन्न घटकों के बीच प्रतिक्रियाओं और संबंधों और उनके क्षैतिज रूप से चलने के तरीके का अनुकरण करता है। साथ ही हवा के माध्यम से लंबवत।
मॉडल एक परिष्कृत उपकरण है जो हवा की गुणवत्ता की एक और पूरी तस्वीर को चित्रित करने में मदद करता है, राल्फ ए कान, ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक और कॉलेज पार्क में मैरीलैंड विश्वविद्यालय में सहायक प्रोफेसर ने कहा।
अध्ययन का हिस्सा रहे कान ने कहा, “बड़ी कहानी वास्तव में वायु गुणवत्ता का वैश्विक लक्षण वर्णन है, खासतौर पर उन जगहों पर जहां सतह मॉनीटर नहीं हैं।” “उपग्रह इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रदान करते हैं, मॉडल इसका एक महत्वपूर्ण टुकड़ा प्रदान करते हैं, और जमीन आधारित माप भी एक महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।”

हैमर को संदेह है कि उत्तरी चीन के मैदान में पीएम 2.5 के स्तर में बदलाव “सामान्य” समय के दौरान क्षेत्र के उच्च प्रदूषण स्तर के कारण अधिक स्पष्ट था।

नई अंतर्दृष्टि एक प्रासंगिक बिंदु को भी उजागर करती है जो पहले सहज नहीं हो सकती है: औसत पीएम 2.5 का स्तर उत्तरी अमेरिका और यूरोप में लगातार गिर रहा है। हैमर ने कहा कि प्रदूषण की सांद्रता जो पहले से ही कम है, उसे बदलना ज्यादा मुश्किल है।

ब्रांडी जेफरसन द्वारा
सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय

मीडिया संपर्क: रॉबर्टो मोलर कैंडानोसा, नासा की पृथ्वी विज्ञान समाचार टीम

अंतिम अद्यतन: जून २४, २०२१
संपादक: एलेन ग्रे

http://www.nasa.gov/mission_pages/terra/index.html

Air, Aqua Satellite, Earth, Goddard Space Flight Center, Terra Satellite

 

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