Copenicus, NO2 y coronavirus

En el marco de las medidas para frenar la enfermedad del COVID-19, Copernicus registra una disminución semanal del 10% en las concentraciones de NO2 en superficie desde mediados de febrero.

Las medidas para frenar el coronavirus están incidiendo positivamente en la mejora de la calidad del aire. Las observaciones satelitales han detectado drásticas variaciones en los niveles de actividad en Italia septentrional, donde las observaciones sobre la densidad en superficie del contaminante NO2 (dióxido de nitrógeno) muestran una tendencia de reducción gradual de en torno al 10% semanal durante las últimas cuatro a cinco semanas.

Así lo desvela el Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus (CAMS), implementado por el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (CEPMPM) en representación de la Comisión Europea, que brinda análisis diarios de las concentraciones por hora de los contaminantes atmosféricos regulados. Si bien en estos días la mejora de la calidad del aire supone una preocupación secundaria ante la crisis de la enfermedad COVID-19 que afronta el mundo, estos análisis pueden servir como una «realidad de campo» para evaluar de manera cuantitativa y en mayor detalle las variaciones en las concentraciones identificadas por los satélites y atribuibles a los efectos de las medidas para luchar contra la enfermedad del coronavirus a nivel mundial.

Los análisis sobre la calidad del aire a escala regional elaborados por el CAMS se traducen en mapas cuadriculados por horas y se obtienen mediante la combinación de datos satelitales, observaciones sobre la superficie realizadas in situ y modelos numéricos. Tomando como referencia la situación de la ciudad de Milán, presentamos a continuación las series temporales desglosadas por horas de los niveles de concentración de NO2 en superficie desde el 1 de enero.

A pesar de que no se observa una tendencia clara durante las primeras cinco semanas del año, a partir de la sexta semana comienza a dibujarse una tendencia descendente que continúa hasta la fecha. Las concentraciones medias de NO2 se situaron en torno a 65 g.m-3 en enero, 45 ug.m-3 en febrero y aproximadamente 35 ug.m-3 durante la primera quincena de marzo. La tendencia lineal descendente en la media diaria desde la sexta semana es del orden de -4 ug.m-3 a la semana. Observamos tendencias descendentes similares en otras ciudades del norte de Italia, como Turín o Bérgamo, así como en el este de la península italiana, donde se observa un cambio significativo: en Bolonia, las concentraciones se situaron de media en torno a 30 ug.m-3 en enero y promedian aproximadamente 15 ug.m-3 desde principios de febrero (35 ug.m-3 y 15 ug.m-3 en el caso de Venecia).

«Lo que los satélites observan es proporcional a la cantidad de contaminantes distribuidos de manera vertical desde la superficie hasta la capa superior de la atmósfera», explica Vincent-Henri Peuch, director del Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus. «Estos registros difieren considerablemente de los niveles de concentraciones en superficie, y todavía más de los niveles de emisiones. En vista de estas limitaciones, detectar indicios de disminución de los niveles de actividad constituye todo un hito. Ello muestra la magnitud de las medidas adoptadas por Italia».

El NO2 es un contaminante con un ciclo de vida efímero. Una vez emitido, por lo general permanecerá en la atmósfera menos de 24 horas antes de depositarse o reaccionar con otros gases, lo que implica que este contaminante permanece a una distancia relativamente reducida del lugar de su emisión. La mayoría de las fuentes de emisiones de NO2 se encuentran en la superficie, y las emisiones se derivan de distintas actividades humanas, como el tráfico, la producción energética, los sistemas de calefacción de los hogares, la actividad industrial, etc. En este sentido, la cantidad de NO2 emitida por las diferentes fuentes puede variar considerablemente durante el día, así como en función del día de la semana y del mes. También entran en juego factores como el clima, puesto que una ola de frío se traducirá en un incremento de la actividad de los sistemas de calefacción de los hogares y de la demanda energética.

El CAMS monitoriza de manera continuada la calidad del aire en Europa y a escala mundial, y proporciona sus datos a las páginas web y aplicaciones más destacadas, como Windy, The Weather Channel, Breezometer o Plume Labs.

Para más información acerca de la situación en Italia septentrional, puede visitar:
https://atmosphere.copernicus....

Para acceder a un gráfico animado de los niveles de NO2, puede visitar:
https://atmosphere.copernicus.eu/sites/default/files/2020-03/no2_Italy_20200127_animation_branded.mp4

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Información adicional:

¿Qué es CAMS?

El Copernicus Atmoshpere Measurement Service (CAMS) se implementa a través del CEPMPM (Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio) en representación de la Comisión Europea.

La elaboración operativa de los análisis sobre la calidad del aire a escala regional del CAMS corre a cargo de un consorcio de contratistas encabezados por Météo-France e INERIS (Francia). Estos socios confían en las observaciones sobre la calidad del aire en superficie proporcionadas por la Agencia Europea de Medio Ambiente, que los recaba de cada país.

Los análisis sobre la calidad del aire a escala regional elaborados por el CAMS se traducen en mapas cuadriculados por horas y se obtienen mediante la combinación de datos satelitales, observaciones sobre la superficie realizadas in situ y modelos numéricos que replican las leyes de la física y la química en la atmósfera. Los datos recopilados son de elevada calidad y pueden considerarse una «realidad de campo». La principal limitación de este conjunto de datos es su incapacidad para tener en cuenta variaciones mínimas en el plano espacial y los fenómenos locales que tienen lugar en un espacio de entre unos pocos metros y cientos de metros a proximidad de una fuente, como puede ser un tramo de carretera con gran densidad de tráfico o la actividad de la chimenea de una central eléctrica. Los datos resultan representativos del promedio de los valores de fondo en una cuadrícula con una escala de 10 km por 10 km. Estos datos pueden obtenerse en abierto y de manera gratuita en la Tienda de Datos Atmosféricos del CAMS (http://ads.atmosphere.copernicus.eu ).

¿Pueden realmente los satélites observar la contaminación atmosférica en la superficie?

El instrumento TROPOMI del satélite Sentinel-5 Precursor (S-5P) del programa Copernicus de la Comisión Europea cuenta con una resolución espacial sin precedentes de 3,5 km x 5 km que permite ver mapas detallados de varios contaminantes atmosféricos, como el NO2. No obstante, las observaciones satelitales presentan ciertas limitaciones respecto del nivel de detalle que pueden presentar para monitorizar los contaminantes atmosféricos. En primer lugar, las mediciones se efectúan por medio de satélites en la órbita terrestre baja y brindan únicamente una medición diaria para cada emplazamiento en la Tierra: por ejemplo, la hora de sobrevuelo del S-5P es las 13:30 del tiempo solar local medio. En segundo lugar, la física de la atmósfera conlleva que, en el caso de contaminantes como el NO2, resulta imposible realizar mediciones o estas se ven considerablemente desdibujadas ante la presencia de nubes o de partículas finas suspendidas en el aire (aerosoles).

En Europa, ello implica que durante el invierno solo se pueden utilizar un 25% de los datos. Para solventar este problema, las observaciones pueden promediarse durante periodos de tiempo más prolongados (por lo general, una media móvil de diez días) para disponer de al menos una o dos mediciones para cada ubicación en cada periodo medio. Por último, y lo más importante, lo que los satélites observan es proporcional a la cantidad de contaminantes distribuidos de manera vertical desde el suelo hasta una altura de diez kilómetros (la tropopausa); estos registros son evidentemente diferentes de los niveles de concentraciones en superficie y difieren aún más de los niveles de emisiones derivadas de las actividades humanas. En vista de estas limitaciones, detectar indicios claros de disminución de los niveles de actividad constituye todo un logro. En Europa, cada país se encarga de sus observaciones en superficie de elevada calidad y la Agencia Europea de Medio Ambiente se ocupa de su recopilación prácticamente en tiempo real. Estas observaciones pueden servir como una «realidad de campo» para evaluar la fiabilidad de los valores detectados por el satélite.

¿Cuál es la situación en otras partes de Europa?

En otras regiones de Europa, la detección de una tendencia sólida desde el punto de vista estadístico reviste una complejidad aún mayor, tal y como se muestra a continuación para algunas capitales de Europa noroccidental. Los episodios relacionados con la meteorología de elevadas (entre la tercera y la cuarta semana y en la sexta semana) y reducidas concentraciones de NO2 en superficie constituyen los principales aspectos que se pueden observar.

¿Cuáles son los planes de Copernicus para la monitorización de las emisiones gracias al uso de satélites en el futuro?

En el marco del programa Copernicus, el CAMS está actualmente desarrollando una función para calcular las emisiones de forma directa mediante el uso de técnicas de modelización aún más vanguardistas. Un componente esencial de este proceso será la nueva generación de satélites que monitorizan los contaminantes atmosféricos. Estos se ubicarán en plataformas geoestacionarias y brindarán observaciones por hora de determinadas regiones del mundo. El satélite Cheollian 2B del Instituto Coreano de Investigaciones Aeroespaciales (KARI), que se puso en órbita a bordo de un cohete Ariane 5 de Arianespace el 18 de febrero, alberga el primer instrumento con estas características: el GEMS (espectrómetro de monitorización medioambiental geoestacionario). Se prevé que a finales de este año se podrán consultar datos de relevancia sobre determinadas regiones del continente asiático. Se ha previsto la creación de instrumentos similares para EE. UU. (TEMPO) y Europa. En el marco de Copernicus, el lanzamiento del instrumento Sentinel-4 como parte del programa Meteosat de Tercera Generación de la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT) está previsto para finales de 2022 o 2023. El Sentinel-4 constituirá la espina dorsal del servicio de información sobre emisiones planeado por el CAMS, de cuya operativa se encargará el CEPMPM.

Notas a redactores:

Copernicus es el programa insignia de observación de la Tierra de la Unión Europea que opera a través de seis servicios temáticos: atmósfera, mares, tierra, cambio climático, seguridad y emergencias. Ofrece servicios y datos operativos de acceso libre que brindan a los usuarios información fiable y actualizada sobre el planeta y el medio ambiente. La Comisión Europea coordina y gestiona el Programa, que se implementa en colaboración con los Estados miembro, la Agencia Espacial Europea (AEE), la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT), el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (CEPMPM), las Agencias de la UE y Mercator Océan, entre otros.

El CEPMPM opera dos servicios del programa insignia de observación de la Tierra de la Unión Europea: el Servicio de Cambio Climático de Copernicus (C3S) y el Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus de Copernicus (CAMS). También contribuye al Servicio de Gestión de Emergencias de Copernicus (CEMS). El Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (CEPMPM) es una organización independiente intergubernamental conformada por 34 países. Constituye tanto un instituto de investigación como un servicio que opera de forma ininterrumpida para producir y divulgar predicciones meteorológicas numéricas a sus Estados miembro. Estos datos están totalmente disponibles para los servicios meteorológicos nacionales de dichos Estados miembro. El superordenador (y su archivo de datos) del CEPMPM es uno de los más potentes de su tipo en Europa y los Estados miembro pueden utilizar el 25 % de su capacidad para sus propios fines.

Puede acceder a la página web del Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus mediante el siguiente enlace: http://atmosphere.copernicus.eu/

Puede acceder a la página web del Servicio de Cambio Climático de Copernicus mediante el siguiente el enlace: https://climate.copernicus.eu/

Más información sobre Copernicus: www.copernicus.eu

Web del CEPMPM: https://www.ecmwf.int/

Twitter:
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Newsflash
Reading, 18 de marzo de 2020
Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus ECMWF

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