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NO2 medido a partir do Espaço: O Envisat e o Sciamachy

(Fonte: http://www.esa.int/ y http://www-iup.physik.uni-bremen.de/deu/ )

Envisat

O Envisat da Agência Espacial Europeia é o maior satélite no mundo para o monitoramento ambiental. Ele foi lançado em fevereiro de 2002. Seu raio orbital é 7160 km, tem uma velocidade de 7,45 km / s e uma altitude média de área de terra de 800 km. O tempo que leva para uma órbita é 100,6 minutos ciclo se repete a cada 35 dias. Com um total de 10 instrumentos diferentes para medir vários parâmetros.

(Ver imagem detalhada)

Entre as suas instalações está o Espectrômetro de Imagem de Varredura e Absorção para Cartografia Atmosférica, SCIAMACHY - por sua sigla em Inglês-

(ver imagem detalhada) que foi financiada com fundos alemães, holandeses e belgas. Este instrumento registra o espectro de luz solar que passa através da atmosfera (que é um espectrômetro concebido para medir a luz solar, transmitida, refletida e dispersa pela atmosfera ou pela superfície da Terra, no ultravioleta, visível e na região do infravermelho próximo de 240 nm a 2380 nm, a uma resolução espectral moderada: 0,2 nm a 1,5 nm).

Posteriormente, estes resultados são cuidadosamente selecionados para encontrar "rastros" de absorção espectral de gases-traço no ar:

Na troposfera: O₃, N₂O, NO₂, CH₄, CO, CO₂, H₂O, aerossóis, e em termos de poluição, SO₂

Na estratosfera: O₃, NO, NO₂, NO₃, CH₄, CO₂, H₂O, ClO, OClO, BrO, aerossóis, nuvens estratosféricas e, possivelmente, HCHO e CO

(ver imagen detalhada)

Entre os gases medidos está o NO₂ (dióxido de nitrogênio), que é produzido pelas emissões das usinas de energia, indústria pesada e transportes rodoviários, junto com a combustão de biomassa. Descargas elétricas no ar também criam óxidos de nitrogênio naturalmente, como a atividade microbiana no solo.

Mapas de NO₂ são o resultado de fazer observações contínuas cobrem, com uma varredura de 960 km, o planeta inteiro a cada seis dias, o que reduz a influência das variações sazonais na queima de biomassa e também aqueles devido a mudanças nas atividades humanas por causa da temporada.

A resolução usual de SCIAMACHY é de 60 x 30 km, analisando o ambiente em dois diferentes pontos de vista: ver para baixo ou "Nadir" (ver), bem como observações de "Limbo" na direção de vôo. No modo de Nadir é estudado o volume atmosférico diretamente abaixo do instrumento para que cada varredura de uma área de superfície de cerca de 960 km com uma resolução máxima de 26x15 km cobertos. No modo Limbo o instrumento está "olhando" a borda da atmosfera e analisa a diferentes altitudes tangentes ao longo de um intervalo de 960 km em direção horizontal com uma resolução geométrica vertical de cerca de 2,6 Km. Uma das características mais importantes do SCIAMACHY é a possibilidade de observar o mesmo volume atmosférico, primeiro no modo de Limbo e, após 7 minutos, na geometria Nadir, obtendo informações tridimensionais da atmosfera. (ver)

(ver animação descritiva de funcionamento)

O método utilizado é chamado Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS, por sua sigla em Inglês), que é basicamente um processo de filtragem que também se usa com instrumentos de amostragem do ar na superfície do solo. O DOAS remove o "ruído" espectral predominante na dispersão de luz Rayleigh das partículas do ar (o mesmo fenômeno que faz com que o céu pareça azul), juntamente com os padrões de absorção de oxigênio, nitrogênio e moléculas de água compõem a maior parte da atmosfera. Depois de retirar esses itens, os "sinais" desejados padrões finais de absorção espectral de gases, identificados pelo cruzamento das amostras. Aplicado aos resultados do SCIAMACHY, esta técnica é suficientemente sensível tanto para obter colunas menores a algumas partes de dióxido de nitrogênio por bilhão de partes de ar. Para dar uma ideia da escala, em aglomerações urbanas altamente poluídas, como Londres, as proporções de mistura de NO₂ podem atingir valores de até cem partes por bilhão.

Mapas de dióxido de nitrogênio como mostrado foram criados utilizando os dados de ressonância nadir: enquanto o NO₂ varia muito ao longo da atmosfera, ele dispersa homogeneamente na parte superior, a estratosfera. Assim, os níveis de dióxido de nitrogênio medidos nas partes mais remotas do Pacífico foram usados para determinar uma coluna geral de dióxido de nitrogênio estratosférico, que podem então ser subtraídos dos valores globais de dados para determinar colunas verticais troposférico.

"Os resultados entregues por este e outros sensores semelhantes podem ser usados para fazer previsões no futuro sobre a química do clima e do ar a qualidade", diz Steffen Beirle do Instituto de Física Ambiental, Universidade de Heidelberg, responsável pelo mapa. "Por agora, estamos nos concentrando em usar os resultados do SCIAMACHY para quantificar as contribuições de diferentes fontes de óxidos de nitrogênio (como os combustíveis fósseis, a queima de biomassa, choques elétricos), especialmente porque o valor deste último elemento é ainda incerto.”

SCIAMACHY é, em suma, um espectrômetro que analisa o ar através de uma ampla gama de comprimentos de onda, permitindo a detecção de gases, ozônio e gases relacionados e nuvens de poeira e ao longo da atmosfera. Funciona por meio da medição da luz solar transmitida, refletida e espalhada pela atmosfera ou superfície da terra na região de comprimento ultravioleta, visível e infravermelho. Foi financiado pelo governo alemão através do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), pelo governo holandês através da Agência Holanda programas Aeroespacial (NIVR) e pelo governo belga através BIRA-IASB. John Burrows, Instituto de Física Ambiental, Universidade de Bremen, primeiro teve a idéia para o SCIAMACHY e agora trabalha como investigador principal. SCIAMACHY é parte de uma família de espectrômetros atmosféricos que também inclui GOME na ERS-2 e GOME-2, instrumento futuro, a ser lançado no próximo ano com a primeira missão MetOp.