Infrared remote sensing of atmospheric composition and air quality: Towards operational applications

Las causas de la innovación científica en materia de calidad del aire y mitigación de riesgos aéreos, se provocó a raíz de que en los centros urbanos la calidad del aire se está volviendo alarmante, por tal motivo en la última década han surgido métodos y herramientas para cuantificar las fuentes emisoras de contaminante. Esta información global es muy necesaria para estudiar la evolución de lacomposición atmosférica por cuestiones principalmente climáticas.
Para realizar estos estudios se realiza un sondeo satelital atmosférico en un rango espectral que va desde las microondas hasta la luz visible, para lo cual existen dos métodos que funcionan para estudiar la capa baja de la atmosfera: ondas infrarrojas, que perciben la energía solar reflejada en la superficie de la Tierra comofuente de radiación y la metodología TIR (thermal infrared radiation) que graba la emisión infrarroja.
Por otra parte el artículo se centra más a las tres aplicaciones que se están desarrollando para almacenar el enorme conjunto de datos de la misión Europea IASI/MetOp, que son:
Medición del ozono regional para mejorar la calidad del aire.
Monitoreo de CO relacionado con incendios forestales ylos problemas de contaminación a largo alcance.
Detección temprana de SO2 por erupciones volcánicas para la mitigación de riesgos en la aviación.
Uno de los mayores retos o problemas es que las instituciones de salud Europeas, Estadounidenses y algunas otras, establecen niveles de alerta para ciertos contaminantes como el ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), partículas finas (PM), monóxidode carbono (CO), y dióxido de azufre (SO 2 ). Entre estos contaminantes, CO, ozono y SO2 pueden ser monitoreados por procesos de teledetección basado en el espectro infrarrojo, pero el SO2  tiene una señal muy débil en el rango espectral TIR, por lo que su detección solo se hace posible en el caso de erupciones volcánicas que generan altos niveles de SO2. Por otra parte la posibilidad dedetectar niveles mejorados de concentración para cualquier contaminante en la capa límite está limitado por el bajo contraste térmico de temperatura entre la superficie y la primera capa de la atmósfera, pues los instrumentos TIR tienen mayor sensibilidad en la troposfera libre, y tienen una sensibilidad limitada cercana a la superficie.
Los métodos que se están utilizando son a través de laplataforma IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), que fue lanzada a bordo del METOP-A, siendo el primer satélite meteorológico Europeo en órbita polar. IASI proporciona mediciones precisas de perfiles de temperatura en la troposfera y baja estratosfera, así como perfiles de humedad y componentes químicos, los cuales juegan un papel clave en la vigilancia del clima. Por si fuera poco ofrecemás de 1.2 millones de observaciones al día, teniendo una órbita a una altitud de 817 km con una inclinación de 98.7° y cuanta con un espectrómetro de trasformada de Fourier asociada a un sistema de imagen, diseñado para medir el espectro de luz infrarroja que emite la tierra en el TIR.
Como antecedente a los resultados, el ozono troposférico se genera a partir de tráfico de coches. Los autos y lasemisiones industriales liberan óxido de nitrógeno NOx y compuestos orgánicos volátiles (COV) provocados por la combustión de gasolina y carbón. NOx y COV se combinan químicamente con el oxígeno para formar el ozono durante las condiciones de alta temperatura.
Como resultado tenemos que en el verano del año 2007 en Europa fue muy inusual, con condiciones húmedas y frías en el noroeste de Europa ycalor extremo persistente en el sureste de Europa. Gracias a la plataforma IASI los investigadores se percataron de que la contaminación superó los umbrales de información en el norte de Italia y en varios lugares de Austria, Rumanía y en todo el Mediterráneo. Como resultado pudieron obtener una imagen con un impactante aumento de la formación de ozono troposférico en zonas del sur de Europa,...