Detekování znečištění od jednotlivých lodí přímo z vesmíru


Za použití dat z družice Sentinel-5P systému Copernicus byli vědci poprvé schopni detekovat emise oxidu dusičitého z jednotlivých lodí.

Námořní doprava má přímý dopad na kvalitu ovzduší v mnoha pobřežních městech. Komerční lodě a plavidla spalují palivo, aby získaly energii, a jako vedlejší produkt tak emitují několik druhů znečištění ovzduší, což vede k poklesu kvality vzduchu. Nedávná studie odhadla, že lodní emise jsou globálně zodpovědné za zhruba 400 tisíc předběžných úmrtí na rakovinu plic a kardiovaskulární onemocnění. K tomu způsobují 14 miliónů dětských astmat každý rok.

Z tohoto důvodu již delší dobu probíhá snaha o vytvoření mezinárodních limitů na lodní emise. Od ledna 2020 byla maximální povolená hladina oxidu siřičitého globálně snížena na 0,5 procenta (dříve 3,5 procenta) ve snaze redukovat znečištění ovzduší a chránit zdraví i životní prostředí. Očekává se, že v nejbližších letech dojde k omezení také v případě emisí oxidu dusičitého.

Monitorování toho, zdali lodě fungují v souladu s těmito pravidly, je stále nevyřešenou otázkou. Otevřené plochy oceánů pokrývají obrovské oblasti a na místní úrovni nejsou na provádění kontrol dostatečné kapacity. Právě v tuto chvíli se hodí družicová technologie, kterou nabízí třeba právě družice Sentinel-5P systému Copernicus.

Až donedávna bylo třeba agregovat družicová měření po dlouhé měsíce nebo i roky, aby bylo možné detekovat lodní dopravní cesty. To omezovalo použití družicových dat v případě kontroly pravidel nebo jejich vynucování. Bylo totiž možné pozorovat jen kombinovaný efekt všech lodí – a ještě pouze na nejvytíženějších trasách.

Nyní mezinárodní tým vědců z Nizozemského královského meteorologického institutu (KNMI), Wageningen University, Inspektorátu životního prostředí a dopravy pro Ministerstvu dopravy a řízení vodních zdrojů, Soluňské univerzity a Nanjing University of Information Science & Technology objevil vzory „slunečních záblesků“ v dříve nevyužívaných družicových datech, které silně připomínají oblaka emisí z lodí.

Sluneční záblesky vznikají, když se sluneční záření odráží od povrchu oceánů pod stejným úhlem, pod kterým ho vidí družicové senzory. A protože mořská hladina je nepravidelná a nerovná, sluneční světlo je odráženo různými směry, což zanechává rozmazané stopy světla v datech.

Algoritmy využívané pro zpracování dat zpravidla tyto záblesky chybně vyhodnocují jako oblačnost, takže tyto byly dlouho považovány za nepřesnost v satelitních měřeních. Odlišit mraky od dalších jasných odrazných jevů, jako je sníh, led nebo právě sluneční záblesky nad oceány se totiž ukazovalo jako obtížné. Až donedávna.

Ve studii publikované loni byli vědci schopni rozlišit mezi sněhovými a ledovými oblaky měřením tloušťky mraků a jejím srovnáním se sklonem povrchu. Pokud je výška oblaku velmi blízko povrchu, lze jej považovat za sníh nebo led, nikoliv za oblačnost.

Při použití stejné metody pro sluneční záblesky nad oceány byl tým schopen snadno identifikovat a přiřadit k jednotlivým lodím emise z každodenních měření mise Sentinel-5P.

Aris Georgoulias ze Soluňské univerzity to komentuje: „Spojení těchto měření s informacemi o poloze lodí plus započítání vlivu větru odnášejícího emise určitým směrem nám dovolilo vytvořit modely struktury téměř dokonale odpovídající jednotlivým plavidlům.“

„Dosud byly jen největší lodě nebo vícero lodí plujících v konvoji viditelné s pomocí družicových měření,“ dodává Jos de Laat z KNMI. „Stopy z malých lodí nikdy neodpovídaly těmto strukturám emisí.“

Letový manažer mise Sentinel-5P v ESA Claus Zehner to komentuje: „Domníváme se, že tyto nové výsledky demonstrují nové možnosti sledování lodních emisí z oběžné dráhy ve spojení s regulací životního prostředí. Plánované mise s vylepšeným prostorovým rozlišením, jako například družice Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring, by měly dovolit lepší charakteristiku emisí oxidu dusičitého z lodí a zřejmě i detekci emisí z plavidel menších.“

Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).

Rubriky