Αν έπρεπε να μαντέψετε ποιο μέρος των ΗΠΑ έχει την πολύ χειρότερη ατμοσφαιρική ρύπανση - όπου οι άνεμοι και η τοπογραφία συνωμοτούν με καπνούς από οχήματα βενζίνης για να δημιουργήσουν μια εναέρια βόλτα - μέρη όπως το Λος Άντζελες, η Ατλάντα και αργά το Salt Lake City, θα μπορούσε πιθανώς να φανεί στο μυαλό. Η πραγματικότητα μπορεί να έρθει ως μια μικρή έκπληξη. Σύμφωνα με την υπηρεσία προστασίας του περιβάλλοντος, η βουκολική κοιλάδα San Joaquin της Καλιφόρνιας είναι "το σπίτι της χειρότερης ποιότητας του αέρα στη χώρα".
Δεν είναι τυχαίο ότι η κοιλάδα San Joaquin είναι επίσης η πιο παραγωγική γεωργική περιοχή στον κόσμο και η κορυφαία γαλακτοπαραγωγική περιοχή της χώρας. Τα βαρέα φορτηγά πετρελαιοκίνητα φορτηγά συνεχώς φτάνουν στην κοιλάδα, εκπέμπουν 14 τόνους όζοντος αερίου θερμοκηπίου ημερησίως και η ζωοτροφή τροφοδοτεί 25 τόνους όζοντος ανά ημέρα καθώς ζυμώνει, σύμφωνα με μελέτη του 2010. Επιπλέον, οι θερμότερες θερμοκρασίες το καλοκαίρι ενθαρρύνουν το σχηματισμό όζοντος στο έδαφος, σύμφωνα με την περιοχή ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης της κοιλάδας San Joaquin. Η ρύπανση εξέρχεται επίσης από την περιοχή του κόλπου και τα βουνά της Σιέρα Νεβάδα προς τα ανατολικά βοηθούν να παγιδευτούν όλους αυτούς τους ρύπους κοντά στο δάπεδο της κοιλάδας. Το σωματιδιακό υλικό που δημιουργεί το πυκνό καφέ-γκρίζο νέφος που κρέμεται πάνω από την κοιλάδα είναι εξαιρετικά ανησυχητικό - έχει συνδεθεί με καρδιακές παθήσεις, άσθμα παιδικής ηλικίας και άλλες αναπνευστικές καταστάσεις.
Έτσι, όταν η NASA σχεδίασε μια νέα πενταετή μελέτη ποιότητας του αέρα για να βοηθήσει τις προσπάθειες για την ακριβή μέτρηση της ρύπανσης και των αερίων του θερμοκηπίου από το διάστημα, στόχευσε την κοιλάδα San Joaquin. «Όταν προσπαθείτε να καταλάβετε ένα πρόβλημα, πηγαίνετε όπου το πρόβλημα είναι πιο προφανές», δήλωσε ο κύριος ερευνητής της μελέτης, Jim Crawford, σε συνέντευξή του. Για τον Crawford, ο βρώμικος αέρας πάνω από την κοιλάδα μπορεί να είναι σημαντικός για την αξιολόγηση του τρόπου με τον οποίο οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν στην αλλαγή του κλίματος. "Η αλλαγή του κλίματος και η ποιότητα του αέρα εντοπίζονται πραγματικά στην ίδια ρίζα, με την έννοια ότι η ποιότητα του αέρα είναι η βραχυπρόθεσμη επίδραση της ανθρώπινης επίπτωσης και της αλλαγής του κλίματος στο μακροπρόθεσμο αποτέλεσμα", δήλωσε ο Crawford.
Τον Ιανουάριο και τον Φεβρουάριο, η NASA έστειλε δύο ερευνητικά αεροσκάφη στον ουρανό πάνω από την κοιλάδα San Joaquin για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση. Ένα αεροπλάνο πέταξε σε υψηλό υψόμετρο πάνω από την κοιλάδα κατά τη διάρκεια της ημέρας, οπλισμένο με απομακρυσμένους αισθητήρες, ενώ το δεύτερο αεροπλάνο ταξιδεύει πάνω και κάτω από την κοιλάδα και περιστρέφεται περιοδικά προς το έδαφος για να συγκρίνει τη ρύπανση σε υψηλότερα και χαμηλότερα ύψη. Τα αερόστατα καιρού χρησιμοποιήθηκαν επίσης για μετρήσεις σε επίπεδο εδάφους.
Τα δεδομένα που συγκέντρωσε η NASA στο πείραμα ήταν παρόμοια με αυτά που βλέπουν οι δορυφόροι από το διάστημα: παρουσία όζοντος, λεπτών σωματιδίων, διοξειδίου του αζώτου και φορμαλδεΰδης (προδρόμων ρύπων και όζοντος) και μονοξειδίου του άνθρακα (με μέση διάρκεια ζωής ενός μηνός να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της μεταφοράς της ρύπανσης). Αλλά οι δορυφόροι είναι περιορισμένοι στις ικανότητες αίσθησης ποιότητας αέρα. "Το πραγματικό πρόβλημα με τους δορυφόρους είναι ότι δεν είναι αρκετά ποσοτικά επί του παρόντος", δήλωσε ο Crawford στο Surprising Science. "Μπορούν να δείχνουν με μια αδρή έννοια από πού προέρχονται τα πράγματα, αλλά δεν μπορούν να σας πουν πόσο υπάρχει."
Ούτε οι δορυφόροι διακρίνουν μεταξύ της ρύπανσης στο επίπεδο του εδάφους και εκείνων που υπάρχουν υψηλότερα στην ατμόσφαιρα. Επίσης, περιστρέφονται μόνο μία φορά την ημέρα και αν δεν είναι νωρίς το πρωί, όταν οι μετακινούμενοι εργάζονται με καύση ορυκτών καυσίμων ή αργά το απόγευμα, όταν οι εκπομπές διογκώνονται και η ποιότητα του αέρα είναι χειρότερη, οι επιστήμονες δεν έχουν μια σαφή εικόνα του πόσο κακή ρύπανση μπορεί να πάρει. Οι σταθμοί παρακολούθησης στο έδαφος είναι επίσης περιορισμένοι. Παρέχουν στους επιστήμονες μια στενή εικόνα που δεν περιλαμβάνει τον αέρα μακρύτερα από τον σταθμό παρακολούθησης ή μια κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο αέρας αναμειγνύεται και κινείται. Η έρευνα από τη μελέτη της NASA, ειδικά αυτή που συλλέγεται από το σπειροειδές αεροπλάνο, συμπληρώνει αυτά τα κενά.
Τα δεδομένα από τις πτήσεις θα χρησιμοποιηθούν επίσης σε συνδυασμό με τους μελλοντικούς δορυφόρους. "Αυτό που προσπαθούμε να προχωρήσουμε είναι ένας γεωστατικός δορυφόρος που θα κοιτάξει την Αμερική καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας", δήλωσε ο Crawford στο Surprising Science. Οι γεωστατικοί δορυφόροι - οι οποίοι θα μπορούν να μετρήσουν τα συνολικά επίπεδα ρύπανσης - μπορούν να πετάξουν πάνω από μία θέση, αλλά όπως και οι σημερινοί δορυφόροι, οι ερευνητές χρειάζονται βοηθητικά δεδομένα από τα αεροσκάφη, τα οποία περιγράφουν λεπτομερώς πώς η ρύπανση μετακινείται πάνω από την επιφάνεια της Γης, όπως αυτή που ανακτήθηκε από την κοιλάδα San Joaquin βοηθήστε να επικυρώσετε και να ερμηνεύσετε τους δορυφόρους που βλέπουν. "Ο δορυφόρος δεν πρόκειται ποτέ να λειτουργήσει μεμονωμένα και ο σταθμός εδάφους δεν πρόκειται να κάνει αρκετά", είπε ο Crawford.
Πρώτον, η έρευνα θα συνδεθεί με μοντέλα υπολογιστών ποιότητας αέρα, τα οποία θα βοηθήσουν στον εντοπισμό των πηγών εκπομπών. Γνωρίζοντας τον τρόπο με τον οποίο οι πηγές συνεργάζονται για να συμβάλουν στην κακή ποιότητα του αέρα, όπου η ρύπανση είναι και τι ακριβώς χτυπάει, αποτελεί προτεραιότητα για την EPA, η οποία ορίζει τους κανονισμούς για την ποιότητα του αέρα, και τις κρατικές υπηρεσίες που τις επιβάλλουν, σύμφωνα με το Crawford. Τα δεδομένα θα ενημερώσουν τις στρατηγικές τους για τη μείωση των εκπομπών και τον καθαρισμό του αέρα με ελάχιστο αντίκτυπο στην οικονομία και άλλα ζητήματα ποιότητας ζωής. "Οι προβλέψεις ποιότητας του αέρα είναι εξαιρετικές", λέει ο Crawford. "Αλλά σε κάποιο σημείο οι άνθρωποι θα ρωτήσουν, " Γιατί δεν κάνουμε κάτι γι 'αυτό; " Η απάντηση είναι ότι είμαστε. "Οι ερευνητές έχουν πραγματοποιήσει παρόμοιες πτήσεις πάνω από την περιοχή της Ουάσινγκτον, DC και σχεδιάζουν αναχωρήσεις του Χιούστον και ενδεχομένως του Ντένβερ στα επόμενα χρόνια.
Ένα πράγμα είναι σίγουρο: Τα στοιχεία για την ενημέρωση της δράσης είναι απολύτως αναγκαία. Το 2011, το Εθνικό Πάρκο Sequoia και Kings Canyon, στην ανατολική άκρη της κοιλάδας, παραβίασε το εθνικό πρότυπο ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα του EPA σε σύνολο 87 ημερών του έτους και το Fresno ξεπέρασε το πρότυπο 52 ημέρες. Η ακριβής εντοπισμός από πού προέρχεται η ρύπανση και ποιος είναι υπεύθυνος-ένας στόχος της μελέτης-θα προχωρήσει σε μεγάλο βαθμό στην εκκαθάριση του αέρα, έτσι ώστε να μιλήσει.
