Nowa europejska misja satelitarna może być przełomem w badaniu stanu zanieczyszczeń powietrza w Europie. Sentinel-4, wyniesiony na orbitę 36 tys. km nad Ziemią, po raz pierwszy pozwala niemal w czasie rzeczywistym monitorować jakość powietrza nad Europą i Afryką Północną. Dzięki jego przełomowym pomiarom naukowcy mogą godzinę po godzinie śledzić stężenia szkodliwych gazów, ostrzegać przed smogiem i precyzyjniej prognozować ekstremalne zjawiska atmosferyczne.
W lipcu 2025 roku Europejska Agencja Kosmiczna wystrzeliła na orbitę geostacjonarną satelitę z instrumentem pokładowym, który ma za zadnie monitorować jakość powietrza. Wstępne wyniki badań wskazują, że misja przebiega pomyślnie. ESA podkreśla: to technologiczny skok, który zmieni sposób, w jaki Europa patrzy na swoje niebo.
Przełomowa misja zmieni europejskie prognozy
W pierwszy dzień lipca na przylądku Canaveral na Florydzie rakieta Falcon 9 wyniosła na orbitę geostacjonarną satelitę Meteosat Third Generation Sounder (MTG‑S1) z instrumentami pokładowymi. To dzięki nim jest możliwe zbieranie szczegółowych informacji o stanie środowiska:
- Copernicus Sentinel‑4 UVN – spektrometr dokonujący co 60 minut pomiarów zanieczyszczenia powietrza nad Europą w zakresie ultrafioletu, światła widzialnego i bliskiej podczerwieni (UVN),
- IRS (InfraRed Sounder) – instrument sondujący, który w podczerwieni co 30 minut rejestruje profil temperatury, wilgotności i gazów w atmosferze, wspierając prognozy pogody, w tym nadchodzących burz,
- RMU (Radiation Monitor Unit) – przyrząd monitorujący promieniowanie kosmiczne i ostrzegający zarówno satelitę, jak i naziemne centrum operacyjne przed burzami słonecznymi.
Misja Sentinel-4 jest częścią Europejskiego Programu Obserwacji Ziemi Copernicus. Wykonawcami tej misji są: Unia Europejska, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i Europejska Agencja Środowiska (EEA).
Dyrektor Programów Obserwacji Ziemi w ESA, Simonetta Cheli, powiedziała: – Te przełomowe misje mają zmienić sposób, w jaki prognozujemy zarówno ekstremalne zjawiska pogodowe, jak i jakość powietrza nad Europą. To dzięki znakomitej pracy naszych zespołów z Eumetsat [Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych – red.], Komisją Europejską i dziesiątkami europejskich partnerów branżowych, możemy teraz oczekiwać dokładniejszych i szybszych metod przewidywania burz oraz zanieczyszczenia powietrza.
Jak satelita bada atmosferę?
Satelita po raz pierwszy mierzy jakość powietrza w Europie i Afryce Północnej. Został wzniesiony na wysokość około 36 tys. km nad równikiem. Teraz porusza się zgodnie z kierunkiem obrotu Ziemi, „widząc” jedynie Europę, Afrykę Północną i część Atlantyku.
W przeciwieństwie do poprzednich europejskich satelitów, które krążą na niższych wysokościach między biegunami, MTG‑S1 wykonuje pomiary niemal w tym samym miejscu. Rejestruje stężenia takich gazów jak dwutlenek azotu, dwutlenek siarki czy ozon troposferyczny. Dzięki temu obserwacje są wykonywane co godzinę.
Działanie wyjaśnia dr inż. Karol Przeździecki z Zakładu Modelowania Atmosfery i Klimatu w Instytucie Ochrony Środowiska-Państwowego Instytutu Badawczego, zaangażowany w CAMS oraz uczestniczący w realizacji Krajowego Programu Współpracy CAMS (Służba Monitorowania Atmosfery Copernicus, CAMS NCP): – Satelita badający skład chemiczny atmosfery analizuje charakterystykę promieniowania pochodzącego od atmosfery. Na tej podstawie naukowcy mogą wykryć obecność różnych gazów dzięki tzw. sygnaturom spektralnym. Dlatego badacze mają możliwość rozpoznania, gdzie w powietrzu znajduje się np. dwutlenek azotu, siarki czy ozon.
– Dzięki uchwyceniu cogodzinnych zmian w rozkładzie kolumny troposferycznej Sentinel-4 staje się naszym kosmicznym „strażnikiem jakości powietrza” – dodaje dr Przeździecki.
Dane, które poprawią jakość prognoz
Monitoring tych substancji ma szczególne znaczenie dla oceny jakości powietrza nad Europą. Dwutlenek azotu i dwutlenek siarki działają chłodząco jako aerozole. Z kolei ozon jest gazem cieplarnianym, przyczyniającym się do podnoszenia globalnej temperatury. Dodatkowymi substancjami monitorowanymi są: formaldehyd, glioksal oraz aerozole.
Opisywany przez dr Przeździeckiego system pomiarów satelitarnych jest częścią szerszej europejskiej infrastruktury obserwacyjnej. Kluczową rolę odgrywa tu CAMS, usługa, która została wdrożona w życie przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF). Jej zadaniem jest monitorowanie kluczowych gazów śladowych i aerozoli wpływających na jakość powietrza nad Europą w wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Dane te pozwalają tworzyć coraz dokładniejsze prognozy regionalne i globalne oraz udoskonalać modele opisujące stężenia składników atmosfery.
Z obecnie przekazywanych danych pomiarowych korzystają naukowcy z wielu krajów, w tym z Polski.
Trzy zbadane regiony
W październiku spektrometr Sentinel-4 zarejestrował obrazy gazów śladowych. Na czerwono zaznaczono głównie południowe regiony Europy.
- na północy Włoch widać wyraźny wpływ zanieczyszczeń powietrza z przemysłu, transportu i budynków mieszkalnych – wzrost stężenia dwutlenku azotu,
- na Sycylii instrument uchwycił wzrost stężenia dwutlenku siarki z wulkanu Etna,
- nad Bałkanami, w rejonie Grecji, zarejestrowano znaczny wzrost ozonu troposferycznego.
Sentinel‑4 przede zeskanował zdjęcia tych miejsc w Europie, gdzie nie było zachmurzenia. Dane zostały dopasowane, dzięki czemu uzyskano pierwsze efekty obserwacji jakości powietrza w Europie.
– Jesteśmy niezmiernie zadowoleni, widząc pierwsze, wstępne wyniki — dziękuję wszystkim zaangażowanym w misję – powiedział Didier Martin, kierownik projektu Sentinel-4 w ESA.
Początek misji był udany. MTG-S1 zdaje egzamin
Od czasu pojawienia się satelity MTG‑S1 monitorowanie powietrza stało się możliwe. Przy tym satelita może z wyprzedzeniem ostrzegać mieszkańców kontynentu. Ostrzeżenia są wydawane, gdy tylko pojawią się bardzo wysokie stężenia niebezpiecznych substancji w powietrzu, w szczególności głównych składników smogu. Dane satelity będą wkrótce dostępne dzięki zainicjowaniu wspomnianego programu obserwacji Ziemi Copernicus.
Ten satelita, obok będącego już od trzech lat na orbicie pierwszego meteorologicznego satelity Meteosat Third Generation – Imager 1 (MTG-I1), będzie kluczowy w precyzyjniejszym monitorowaniu jakości powietrza. Dzięki temu znacznie usprawni się ostrzeganie przed niebezpiecznymi stężeniami substancji zawartych w powietrzu.
„Pełne uruchomienie misji Sentinel-4 planowane jest w najbliższych miesiącach. Dane satelity będą dostępne w ramach Copernicus Atmosphere Monitoring Service, wspierając naukowców, meteorologów i decydentów w całej Europie” – informuje specjalistyczny portal geoforum.pl
–
Zdjęcie tytułowe: Start rakiety Falcon 9 z załadowanym satelitą MTG-S1 i pokładowym instrumentem Copernicus Sentinel-4 UVN. Źródło: ESA/CC BY-SA 4.0
