ที่ผ่านมาดาวเทียมจะตรวจสภาพอากาศ
ทำให้ง่ายต่อการติดตามสภาพอากาศ
ทั่วอเมริกาเหนือว่าเป็นเช่นใดบ้าง
แต่ยังไม่สามารถติดตามมลพิษทางอากาศได้

ในขณะที่โทรศัพท์มือถือของคนเรา
สามารถบอกได้ว่าฝนจะตก/หยุดจกเมื่อใด
ความสามารถในการวัดและทำนาย
การเคลื่อนที่ของสารมลพิษในอากาศ
ก็ควรจะทำได้อย่างแม่นยำเท่า ๆ กัน

มลพิษทางอากาศมาจากหลายแหล่ง 
รวมถึงไฟป่า รถยนต์ และโรงงานผลิต 
มลพิษเหล่านี้สามารถแพร่กระจาย
ออกไปได้หลายพันไมล์
จนคุกคามสุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี
ของระบบนิเวศและชุมชนหลายแห่ง

ในฤดูใบไม้ผลิ ปีนี้ 
ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์
Center for Astrophysics
Harvard & Smithsonian
จะเปิดตัวเครื่องมือใหม่ในวงโคจรดาวเทียม
Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution (TEMPO)
เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามมลพิษทางอากาศ
ได้ในเวลาใกล้เคียงกับเวลาจริง Realtime
ซึ่งจะช่วยให้คนเราเข้าใจสาเหตุของมลพิษ
และผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างไร
เพื่อที่จะสามารถพัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืน
เพื่อคนเราและสิ่งแวดล้อมสำหรับอนาคต
.
 


TEMPO จะโคจรอยู่เหนือทวีปอเมริกาเหนือ
รวบรวมข้อมูลที่มีรายละเอียดสูง
เกี่ยวกับมลพิษทางอากาศทั่วทั้งทวีป
เป็นรายชั่วโมงต่อชั่วโมงในช่วงเวลากลางวัน
ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาได้ว่า
มลพิษทางอากาศมาจากไหน
เคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศได้อย่างไร
และวิธีการต่าง ๆ ที่ส่งผลกระทบต่อ
ป่า มหาสมุทร และชุมชนของคนเรา
เช่นเดียวกับสภาพภูมิอากาศ

มลพิษทางอากาศจะแปรผันตลอดวัน
และเคลื่อนตัวได้อย่างรวดเร็ว
และด้วยการฝึกตรวจสอบจาก TEMPO
นักวิทยาศาสตร์จะสามารถจับตาดู
การเปลี่ยนแปลงของมลพิษ
ในแต่ละชั่วโมง ๆ ได้อย่างใกล้ชิด

TEMPO จะเป็นเครื่องมือติดตามพื้นที่เครื่องแรก
ที่สามารถวัดคุณภาพอากาศในอเมริกาเหนือ
แบบรายชั่วโมงในสัดส่วนทางภูมิศาสตร์
ที่เล็กถึง 4 ตารางไมล์ (ขนาดใจกลางเมืองแมนฮัตตัน)
โดยจะสแกนพื้นที่ตั้งแต่มหาสมุทรแปซิฟิก
ไปจนถึงมหาสมุทรแอตแลนติก
และจากคาบสมุทร Yucatán ทางตอนใต้ของเม็กซิโก
ไปจนถึงทรายน้ำมันของ Alberta ทางตอนเหนือของแคนาดา
ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของทวีปอเมริกาเหนือ

 
 
อุปกรณ์ของ TEMPO จะวัดแสงอาทิตย์
ที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกผ่านชั้นบรรยากาศ
จะสามารถระบุมลพิษเฉพาะประเภทได้
เพราะแต่ละโมเลกุลสร้างลายเซ็นเฉพาะในแสงที่วัดได้
เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้คนเราสามารถ
วิเคราะห์มลพิษได้เกือบทุกประเภท
ตลอดจนภัยคุกคามในชั้นบรรยากาศอื่น ๆ
และผลกระทบต่อระบบนิเวศและชีวิตของคนเรา




ตัวอย่างบางส่วนของกิจกรรมที่ตรวจสอบโดยใช้ TEMPO

โอโซน  Ozone

โอโซนในชั้นบรรยากาศ สตราโตสเฟียร์
ซึ่งสูงประมาณ 10 ถึง 15 ไมล์ในอากาศ
ช่วยปกป้องคนเราจาก รังสีอัลตราไวโอเลต
ที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์
แต่โอโซนที่อยู่ใกล้พื้นดินมากขึ้นนั้น
เป็นมลพิษที่เป็นอันตรายต่อคนเรา
โอโซนทำให้คนเราหายใจลำบากขึ้น
และทำลายพืชได้ รวมทั้งพืชผลทางการเกษตร
ที่สำคัญหลายชนิดด้วย
นอกจากนี้โอโซนยังเดินทางเป็นระยะทางไกล
ทำให้เป็นโมเลกุลสำคัญในการติดตามโดยใช้ TEMPO

ตัวปล่อยก๊าซต่างๆ เช่น รถยนต์ โรงไฟฟ้า โรงกลั่นน้ำมัน 
และโรงงานเคมีผลิตสารเคมี 2 ประเภท
ที่ทำปฏิกิริยากันเองในแสงแดด
เพื่อสร้างโอโซนระดับพื้นดิน 
สารเคมีเหล่านี้รวมถึง ไนโตรเจนออกไซด์
และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย 
เช่น ฟอร์มาลดีไฮด์ Formaldehyde
ซึ่งทั้งหมดเกิดขึ้นจากการเผา เชื้อเพลิงฟอสซิล
มลพิษบางชนิดเกิดจากภัยธรรมชาติ 
ตัวอย่างเช่น ไฟป่าปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์
และสารก่อมลพิษอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าไกลออกซาล 
ต้นไม้บางชนิดยังสามารถปล่อย
สารไกลออกซาล Glyoxal
เมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดจากความร้อน 
แม้กระทั่งก่อนที่พวกมันจะทำปฏิกิริยาจนก่อตัวเป็นโอโซน 
สารเคมีเหล่านี้สามารถสร้างความระคายเคืองทางเดินหายใจของผู้คน 
และการสัมผัสเป็นเวลานาน อาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพเรื้อรัง เช่น โรคหอบหืด


ในขณะที่สารเคมีบางชนิดทำปฏิกิริยา
เพื่อสร้างโอโซนในอากาศที่คนเราหายใจ
สารเคมีอื่น ๆ เช่น โบรมีนมอนนอกไซด์ 
bromine monoxide
และ ไอโอดีนมอนนอกไซด์ iodine monoxide
จะกัดกินชั้นโอโซนในสตราโตสเฟียร์
ที่ปกป้องคนเราจากแสงแดด

TEMPO จะสามารถติดตามสิ่งเหล่านี้ได้เช่นกัน
โบรมีนมอนนอกไซด์ผลิตจากไฟป่าและในมหาสมุทร
และยังใช้เป็นยาฆ่าแมลงทางการเกษตรอีกด้วย
ไอโอดีนมอนนอกไซด์ยังพบได้ในฝุ่น

TEMPO จะติดตามสารตั้งต้นทางเคมีทั้งหมดของโอโซน 
สารเคมีที่ทำลายโอโซน และตัวโอโซนเอง 
โดยจะติดตามว่า โอโซนก่อตัวขึ้นอย่างไรและที่ใด
เดินทางไปที่ใดและอย่างไร และอาจส่งผลกระทบ
ต่อสุขภาพของคนเราและระบบนิเวศได้อย่างไร



น้ำและแสง

โดยตัวของมันเอง น้ำและแสงไม่เป็นอันตราย 
แต่หากอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกที่ถูกเวลา
สามารถก่อให้เกิดอันตรายต่อคนเราและสิ่งแวดล้อมได้
ตัวอย่างเช่น เมื่อสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง
ทำให้อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศสูงขึ้น
อากาศก็จะสามารถกักเก็บไอน้ำได้มากขึ้น
ความชื้นที่สูงขึ้นนี้ทำให้เกิดสภาพอากาศ
ที่ไม่เป็นใจซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อประชากรที่บอบบางได้
ในตอนกลางคืน แสงส่งผลต่อวงจรชีวิตคนเรา
และลดคุณภาพการนอนหลับของคนเรา
ทำให้เกิดความเครียดและวิตกกังวล
และก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพร่างกาย เช่น ปวดหัว
มลพิษทางแสงส่งผลต่อการอพยพ
และรูปแบบการนอนหลับของพวกสัตว์ด้วยเช่นกัน
ซึ่งสร้างความเสียหายต่อประชากรของพวกมัน
(ในเขตซีกโลกตอนเหนือและใต้ ที่ดวงตะวันลับขอบฟ้าช้ามาก
และมีแสงสว่างยาวนานกว่า 12 ชั่วโมง/วัน

TEMPO จะวัดแสงและไอน้ำ
เพื่อประเมินว่าองค์ประกอบเหล่านี้
ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของคนเราอย่างไร
และวิธีแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่อาจช่วยลดผลกระทบได้อย่างไร

ผลกระทบของมลพิษ

นอกจากการวัดมลพิษที่เป็นอันตรายแล้ว
นักวิทยาศาสตร์จะใช้ TEMPO
เพื่อติดตามผลกระทบของมลพิษ
และการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศต่อสิ่งแวดล้อมของคนเรา
ตัวอย่างเช่น มหาสมุทรเต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก
ที่ผลิตสารอาหารที่สนับสนุนสิ่งมีชีวิตทั้งหมด (ห่วงโซ่อาหาร)
แต่สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรกำลังเผชิญกับ
ความท้าทายที่สำคัญที่สุดในปัจจุบันจากอุณหภูมิของน้ำที่สูงขึ้น
ในน้ำอุ่น ฝูงสาหร่ายในมหาสมุทรสามารถเจริญเติบโต
เกินการควบคุมและเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในน้ำ รวมทั้งคนเรา
สาหร่ายสร้างสารพิษที่ฆ่าปลาและเป็นพิษต่อหอย
ดังนั้นคนเราจึงไม่สามารถรับประทานได้อย่างปลอดภัย
ดอกไม้ยังลดคุณภาพอากาศในบริเวณโดยรอบได้อีกด้วย

สาหร่ายที่เป็นอันตรายก่อตัวขึ้นนอกชายฝั่งสหรัฐอเมริกาในฟลอริดา 
ก่อตัวขึ้นทุกปี บีบให้เจ้าหน้าที่รัฐต้องปิดชายหาด
TEMPO จะสามารถตรวจหาสาหร่ายอันตรายเหล่านี้ได้เร็วยิ่งขึ้น
ดังนั้นเจ้าหน้าที่รัฐจึงสามารถระบุถึงภัยคุกคาม
ที่อาจเกิดขึ้นได้เร็วกว่าและปกป้องชุมชนท้องถิ่นของตนได้

นอกจากนี้ เมื่ออุณหภูมิของมหาสมุทรสูงขึ้น 
ประชากรของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เรียกว่า แพลงก์ตอนพืชจะลดลง
ทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลมีสารอาหารให้บริโภคน้อยลง
เมื่อสปีชีส์เหล่านี้ตายลง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้น
ทำให้ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเลวร้ายลง
นักวิทยาศาสตร์จะใช้ TEMPO เพื่อตรวจสอบสรีรวิทยา
และผลผลิตของแพลงตอนพืชในการปล่อยสารอาหารสู่มหาสมุทร

TEMPO จะวัดการก่อตัวของเมฆ สุขภาพของพืช และรังสี UV ด้วย 
เพราะปัจจัยเหล่านี้จะบอกคนเราเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาวะแวดล้อม
และสามารถช่วยระบุวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืน
เพื่อรับมือกับความท้าทายในการเผชิญหน้า
กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ
และการสูญเสียของสายพันธุ์ต่าง ๆ ของโลกของเรา/บ้านของเรา

อนาคตร่วมกันของคนเรา

TEMPO จะให้ข้อมูลมากมายแก่นักวิทยาศาสตร์และสาธารณชน
บอกคนเราเกี่ยวกับสุขภาพของชั้นบรรยากาศในอเมริกาเหนือ
ได้อย่างละเอียดมากกว่าที่คนเราเคยเห็นมาก่อน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันสมิธโซเนียน ฮาร์วาร์ด
และสถาบันอื่น ๆ ทั่วโลกจะสามารถตรวจสอบ
การเปลี่ยนแปลงของมลพิษทางอากาศ
สุขภาพของมหาสมุทร สุขภาพของพืช และแสงได้
ข้อมูลนี้จะช่วยให้อุตสาหกรรมและผู้กำหนดนโยบายทราบได้ดีขึ้น
เกี่ยวกับผลกระทบของมลพิษต่อสุขภาพของโลกของคนเรา
โดยรวมแล้ว TEMPO จะสร้างข้อมูลที่เราต้องการ
เพื่อสร้างอนาคตที่ยืดหยุ่นปรับตัวได้มากขึ้นสำหรับทุกชีวิตบนโลก
.

เรียบเรียง/ที่มา

https://s.si.edu/3KMsBoM