1887
Volume 2021, Issue 2
  • EISSN: 2708-0463

Abstract

اختارت ناسا مرصد تلوث الانبعاثات التروبوسفيرية، المعروف اختصارًا بـ (TEMPO) "تمبو"، ليكون أول مرصد من برنامج "مشروع أجهزة قياس الأرض" ليتم إطلاقه الى الفضاء في نهاية عام 2022. وسيقيس "تمبو" تلوث الغلاف الجوي لقارة أمريكا الشمالية من الفضاء، باستخدام التحليل الطيفي المرئي والأشعة فوق البنفسجية؛ من مكسيكو سيتي وكوبا إلى منطقة أثاباسكا النفطية الكندية، ومن المحيط الأطلسي إلى المحيط الهادئ، كل ساعة وبدقة مكانية عالية (2 كم غرب/شرق بـ 4.5 شمال/جنوب، عند 35.5 درجة شمالًا و100 درجة غربًا).

يوفر مرصد «تمبو» قياسات لطبقة التروبوسفير التي تشمل العناصر الرئيسية لتلوث الهواء التروبوسفيري، والعناصر التي تساهم في دورة الكربون. ونظرًا إلى أن المراصد الموجودة في المجال المنخفض للأرض (LEO) لا يمكنها قياس كل نقطة على الأرض إلا مرة واحدة يوميًا، فلذلك ستكون قياسات «تمبو» من مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض (GEO)؛ مما سيسمح بقياس كل نقطة في مجال الرؤية في آنٍ واحد. ويتم إجراء قياسات جديدة كل ساعة من مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض، وذلك من أجل التقاط التباين العالي الموجودة في الدورة النهارية للانبعاثات التي لا يمكن ملاحظتها من الأقمار الصناعية الحالية التي تدور حول الأرض في مدار منخفض (LEO)، لأنها تقيس كل مكان في مجال الرؤية مرة واحدة في اليوم. وستوفر قياسات «تمبو» من مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض أيضًا مساحات عينة أرضية أصغر بكثير، لحل مصادر التلوث.

هناك ثلاثة مراصد لدراسة الغلاف الجوي للأرض قيد التطوير. في هذه الورقة، نصف مرصد «تمبو"، ونقترح مرصدًا مماثلًا لقياس تلوث الغلاف الجوي للشرق الأوسط كل ساعة بدقة مكانية عالية جدًا. وسيغطي المرصد المقترح للشرق الأوسط الدول العربية وأجزاء من آسيا وأوروبا. إذ مع ازدهار شركات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في الشرق الأوسط، مثل (Yahsat) و(ArabSat) و(NileSat)، والتي تقوم بتشغيل وتخطيط مستقبل مثل هذه الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض، هناك الكثير من الفرص لاستضافة حمولة مماثلة لأداة «تمبو» في إحدى مهماتها الفضائية المستقبلية. ستسمح هذه المشاريع المقترحة بجمع قياسات تلوث الغلاف الجوي كل ساعة، والتي تتضمن الأطياف المطلوبة لاسترداد الأوزون وثاني أكسيد النيتروجين والفورمالديهايد وثاني أكسيد الكبريت والجليوكسال وبخار الماء والهباء الجوي ومعلمات السحب والأشعة فوق البنفسجية (UVB).

NASA selected TEMPO as the first Earth Venture Instrument in 2012 for launch in October 2022. TEMPO will use UV-Vis spectroscopy to measure atmospheric pollution for greater North America from space. TEMPO’s Field of Regard (FOR) will be from Mexico City and Cuba to the Canadian tar sands and the Atlantic to the Pacific. Measurements will be hourly and at high spatial resolution (2 km N/S × 4.5 km E/W at 36.5°N, 100°W). TEMPO provides tropospheric measurements that include the principal elements of tropospheric air pollution. Low-Earth orbit (LEO) instruments can only measure each point on Earth once per day and lack time resolution. TEMPO will make measurements from a geostationary orbit (GEO), allowing it to measure each point in the field of view for about 16 hours per day. TEMPO provides a tropospheric measurement suite that includes the key elements of tropospheric air pollution and those contributing to the carbon cycle. Measurements are made hourly from GEO to capture the high variability present in the diurnal cycle of unobservable emissions from current LEO satellites that measure once per day. Due to the smaller spatial footprints, GEO measurements will be able to resolve pollution sources. Three geostationary instruments are being developed. NASA’s TEMPO will be measuring North America. Two other instruments, Sentinel-4 (Under construction) and the South Korean GEMS (launched on February 18, 2020). They will measure atmospheric pollution for Europe and Southeast Asia. In this article, we explain NASA’s TEMPO instrument. We suggest a comparable instrument in GEO to provide hourly atmospheric pollution measurements for the Middle East at very high spatial resolution. The proposed Middle-East TEMPO instrument will cover the Arab world and parts of Asia and Europe. The measurement will include the spectra required to retrieve , , , , , , aerosols, cloud parameters, and UVB radiation. This paper differs from our previous work; it has an updated Field of Regard (FOR), new tables, and data from the latest ESA’s instrument, TROPOMI.

Loading

Article metrics loading...

/content/journals/10.5339/ajsr.2021.7
2021-10-31
2021-12-05
Loading full text...

Full text loading...

/deliver/fulltext/ajsr/2021/2/ajsr.2021.7.html?itemId=/content/journals/10.5339/ajsr.2021.7&mimeType=html&fmt=ahah

References

  1. Chance KV, Suleiman RM, Flittner DE, Al-Saadi J, Janz SJ. Tropospheric Emissions: Monitoring of pollution (TEMPO). Proceedings of the SPIE. 2013;8866:88660D.
    [Google Scholar]
  2. Zoogman P, Liu X, Suleiman RM, Pennington WF, Flittner DE, Al-Saadi JA, et al. Tropospheric Emissions: Monitoring of pollution (TEMPO). Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2017;186:17.
    [Google Scholar]
  3. Fishman J, Bowman KW, Burrows JP, Richter A, Chance KV, Edwards DP, et al. Remote sensing of tropospheric pollution from space. Bulletin of the American Meteorological Society. 2008;89:805.
    [Google Scholar]
  4. Chance KV, Burrows JP, Schneider W. Retrieval and molecule sensitivity studies for the Global Ozone Monitoring Experiment and the SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY. Proc. S.P.I.E., Remote Sensing of Atmospheric Chemistry. 1991;1491:151–165.
    [Google Scholar]
  5. Chance K. Spectroscopic measurements of tropospheric composition from satellite measurements in the ultraviolet and visible: Steps toward continuous pollution monitoring from space. In: Perrin A, Ben Sari-Zizi N, Demaison J, editors. Remote sensing of the atmosphere for environmental security. NATO Security through Science Series. Springer; 2006. p. 1–25, ISBN: 1-4020-5089-5.
    [Google Scholar]
  6. Sauvage B, Martin RV, van Donkelaar A, Liu X, Chance K, Jaeglé L, et al. Remote sensed and in situ constraints on processes affecting tropical tropospheric ozone. Atmospheric Chemistry and Physics. 2007;7:815–838.
    [Google Scholar]
  7. Liu X, Chance K, Sioris CE, Spurr RJD, Kurosu TP, Martin RV, et al. Ozone profile and tropospheric ozone retrievals from Global Ozone Monitoring Experiment: Algorithm description and validation. Journal of Geophysical Research. 2005;110:D20307. doi:10.1029/2005JD006240.
    [Google Scholar]
  8. Liu X, Bhartia PK, Chance K, Spurr RJD, Kurosu TP. Ozone profile retrievals from the Ozone Monitoring Instrument. Atmospheric Chemistry and Physics. 2010;10:2521–2537.
    [Google Scholar]
  9. Martin RV, Chance K, Jacob DJ, Kurosu TP, Spurr RJD, Bucsela E, et al. An improved retrieval of tropospheric nitrogen dioxide from GOME. Journal of Geophysical Research. 2002;107:4437. doi:10.1029/2001JD0010127.
    [Google Scholar]
  10. Lamsal LN, Martin RV, van Donkelaar A, Celarier EA, Bucsela EJ, Boersma KF, et al. Indirect validation of tropospheric nitrogen dioxide retrieved from the OMI satellite instrument: Insight into the seasonal variation of nitrogen oxides at northern midlatitudes. Journal of Geophysical Research. 2010;115:D05302. doi:10.1029/2009JD013351.
    [Google Scholar]
  11. Krotkov NA, McClure B, Dickerson RR, Carn SA, Li C, Bhartia PK, et al. Validation of SO2 retrievals from the Ozone Monitoring Instrument over NE China. Journal of Geophysical Research. 2008;113:D16S40.doi:10.1029/2007JD008818.
    [Google Scholar]
  12. Lee C, Martin RV, van Donkelaar A, O’Byrne G, Krotkov N, Richter A, et al. Retrieval of vertical columns of sulfur dioxide from SCIAMACHY and OMI: Air mass factor algorithm development and validation. Journal of Geophysical Research. 2009114:D22303. doi:10.1029/2009JD012123.
    [Google Scholar]
  13. Yang K, Liu X, Bhartia PK, Krotkov NA, Carn SA, Hughes EJ, et al. Direct retrieval of sulfur dioxide amount and altitude from spaceborne hyperspectral UV measurements: Theory and application. Journal of Geophysical Research. 2010115:D00L09, doi:10.1029/2010JD013982.
    [Google Scholar]
  14. Bednarz F. European Space Agency Publication SP-1182. Noordwijk, The Netherlands: ESA, ESTEC; 1995.
    [Google Scholar]
  15. Bhartia PK, Wellemeyer CG. OMI Algorithm Theoretical Basis Document (OMI Ozone Products), ATBD-OMI-02, Version 2.0, August 2002. https://eospso.gsfc.nasa.gov/sites/default/files/atbd/ATBD-OMI-02.pdf.
    [Google Scholar]
  16. Chance KV, OMI Algorithm Theoretical Basis Document (OMI Trace Gas Algorithms), ATBD-OMI-02, Version 2.0, August 2002. https://ozoneaq.gsfc.nasa.gov/media/docs/ATBD-OMI-04.pdf.
    [Google Scholar]
  17. Duncan BN, Lamsal LN, Thompson AM, Yoshida Y, Lu Z, Streets DG, Hurwitz MM, Pickering KE. A space-based, high-resolution view of notable changes in urban NOx pollution around the world (2005–2014). Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2016121:976–996. doi:10.1002/2015JD024121, https://doi.org/10.1002/2015JD024121.
    [Google Scholar]
  18. Suleiman RM, K Chance and X Liu. A Geostationary air quality monitor for the Middle East, Journal of Physics: Conference Series. 2017;869:012085.
    [Google Scholar]
  19. Kazadzis S, Bais A, Arola A, Krotkov N, Kouremeti N, Meleti C. Ozone Monitoring Instrument spectral UV irradiance products: comparison with ground based measurements at an urban environment Atmos. Chem. Phys., 9, 585–594, 2009.
    [Google Scholar]
  20. Zoogman P, Jacob DJ, Chance K, Zhang L, Le Sager P, Fiore AM, Elderinge A, Liu X, Natraje V, Kulawike SS. Ozone air quality measurement requirements for a geostationary satellite mission. Atmos Environ 2011;45:7143–50.
    [Google Scholar]
  21. Kim S-W, Heckel A, McKeen SA, Frost GJ, Hsie E-Y, Trainer MK, Richter A, Burrows JP, Peckham SE, Grell GA. Satellite-observed U.S. power plant NOx emission reductions and their impact on air quality. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33:, L22812, doi:10.1029/2006GL027749, 2006.
    [Google Scholar]
http://instance.metastore.ingenta.com/content/journals/10.5339/ajsr.2021.7
Loading
/content/journals/10.5339/ajsr.2021.7
Loading

Data & Media loading...

This is a required field
Please enter a valid email address
Approval was a Success
Invalid data
An Error Occurred
Approval was partially successful, following selected items could not be processed due to error