Planbureaus voor luchtkwaliteit in het gebied van de Grote Meren van de VS nemen nu NASA-satellietgegevens met hoge resolutie en bijna realtime aardobservaties op in hun beoordelingen van ozonvervuiling. Het is erg moeilijk om modellen te maken die de complexe meer- en landbries langs de kustlijn van Lake Michigan nauwkeurig voorspellen, maar het is ook van vitaal belang om te begrijpen hoe ozonvervuiling in de regio circuleert.

Het unieke weer van de kustlijn van Lake Michigan kan zakken met hoge niveaus van ozon op leefniveau creëren. Deze luchtverontreinigende stof wordt veroorzaakt door emissies van auto's, vrachtwagens, elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen en andere bronnen. Het wordt ook gecontroleerd door lokale en federale regelgevers, die staten verplichten om federale luchtkwaliteitsnormen te "bereiken" of eraan te voldoen.

"Onze lidstaten worden geconfronteerd met verschillende niet-bereikbare gebieden in deze regio die de federale ozonnormen schenden", zegt Zac Adelman, het hoofd van het LakeMichiganAir Directors Consortium (LADCO). "Dit systeem is operationeel en we gebruiken het nu vanuit een beleidsstandpunt - we zetten actief de modelleringssystemen in die tijdens dit project zijn ontwikkeld om mitigatie-inspanningen te simuleren en de verwezenlijkingsstrategieën van de staten te informeren."

Om ervoor te zorgen dat de juiste gegevens in de juiste handen en in het juiste formaat terechtkwamen, werkte dit door NASA gefinancierde project samen met LADCO en het Wisconsin Department of Natural Resources (WDNR) om een ​​modelleringstool te creëren die satellietgegevens opneemt in de ozonbewakingsinspanningen. Adelman zei dat dit belangrijk is om het vertrouwen in beleidsbeslissingen voor het verminderen van ozonvervuiling te vergroten. Gegevens zijn afkomstig van bronnen als NASA en de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

"We hebben veel verschillende oppervlaktedatasets van NASA en NOAA getest om erachter te komen hoe we ze kunnen combineren om de meest nauwkeurige schatting te maken van meteorologische omstandigheden die deze ozonconcentraties beïnvloeden", zegt Jason Otkin, hoofdonderzoeker van het project en een geassocieerd wetenschapper bij het Space Science and Engineering Center aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.

"Het is echt spannend om te zien hoe LADCO met deze middelen omgaat en hoe ze gedurende het hele proces zo betrokken zijn geweest", zei Otkin.

Adelman van LADCO was het daarmee eens. "Dit project heeft ons echt geholpen waarde toe te voegen aan de meteorologische en luchtkwaliteitsmodellen die we gebruiken om de beslissingen in de staten te ondersteunen, waardoor het voor ons gemakkelijker wordt om onze lidstaten te helpen ozonniveaus te beoordelen en te voldoen aan federale vervuilingsnormen," zei Adelman.

Naast wind en weer biedt NASA andere aardobservaties die van invloed zijn op de complexe omgeving rond de Grote Meren. Die omvatten gegevens met hoge resolutie over bodemvocht en temperatuur van NASA's Land Information System en Short-term Prediction Research and Transition Center (SPoRT), dat gegevens bevat van NASA's Soil Moisture Active Passive (SMAP) -missie en NOAA-bronnen zoals de GOES-serie van satellieten. Het team gebruikt ook gegevens over de oppervlaktetemperatuur en vegetatie van het meer van het instrument Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) aan boord van het gezamenlijke NASA-NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP), en de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aan boord van NASA's Terra en Aqua-satellieten.

Om de effectiviteit van deze complexe computermodellen van de regio's van de Grote Meren te evalueren, bouwde het NASA's Health and Air Quality-projectteam voort op eerder werk in het gebied, waaronder een onderzoek uit 2017 gericht op de lokale ozonluchtkwaliteit nabij Lake Michigan, en een recente campagne om in kaart te brengen ozonhotspots rond de Grote Meren.

Met deze weergave van bovenaf werkte het projectteam ook samen met lokale luchtkwaliteitspartners bij LADCO om hun model uit te voeren om de nauwkeurigheid van simulaties te verbeteren, waardoor nauwkeurigere actiemetingen mogelijk werden.

"Voorheen deed LADCO luchtkwaliteitsimulaties met de Environmental Protection Agency met een resolutie van 12 kilometer", zegt Brad Pierce, een lid van het projectteam. "We waren in staat om die resolutie te verbeteren, tot 1,3 kilometer te brengen en de nauwkeurigheid van de simulaties met meer dan 30% te verhogen."

Door rechtstreeks met de eindgebruikers samen te werken, heeft het team het modelleringsproces actief kunnen verfijnen terwijl LADCO deze kaarten in realtime uitprobeert. Otkin en zijn team hebben maandelijkse technische gesprekken met LADCO en driemaandelijkse gesprekken met WDNR om verdere aanpassingen aan het systeem aan te brengen nu het in gebruik is.

"De meest effectieve partnerschappen zijn die waarbij je niet zomaar iets over het hek gooit," zei Pierce, "maar je werkt met de gebruiker, neemt hun feedback op en geeft ze een volledig operationele tool die echt is aangepast aan hun behoeften. Dat is wat we hier hebben kunnen doen - LADCO is een even actieve deelnemer geweest als wij op het gebied van onderzoek, een echte partner."

De resultaten betekenen dat de lidstaten van LADCO met meer vertrouwen strategieën kunnen plannen om de komende jaren aan de federale ozonnormen te voldoen, zei Adelman. Hij voegde eraan toe dat de lidstaten van LADCO rekenen op de nauwkeurigere schattingen van NASA-aardobservaties voor wanneer hun formele plannen om ozon aan te pakken en te voldoen aan staatsspecifieke luchtkwaliteitsdoelen in 2023 moeten worden ingediend door de Environmental Protection Agency. + Verder verkennen

Wetenschappers komen samen om ozon te bestuderen, een atmosferisch mysterie nabij Lake Michigan