Hvis du måtte gjette hvilken del av USA som har den aller verste luftforurensningen - der vind og topografi konspirerer med røyk fra bensin-chugging kjøretøyer for å lage en antenne cesspool - steder som Los Angeles, Atlanta og som sent, Salt Lake City, ville sannsynligvis dukket opp. Virkeligheten kan komme som en overraskelse. Ifølge miljøvernbyrået er Californias bukoliske San Joaquin Valley "hjemmet til den dårligste luftkvaliteten i landet."
Ikke tilfeldig er San Joaquin Valley også den mest produktive jordbruksregionen i verden og den beste meieriproduserende regionen i landet. Heavy duty diesel-lastebiler surrer kontinuerlig gjennom dalen og slipper ut 14 tonn drivhusgass ozon daglig, og dyrefôr spyr hele 25 tonn ozon per dag når det gjærer, ifølge en studie fra 2010. I tillegg oppfordrer varme sommertemperaturer seg til å danne bakkenivå ozon, ifølge San Joaquin Valley Air Pollution Control District. Forurensning strømmer også ned fra Bay Area, og Sierra Nevada-fjellene i øst er med på å felle alle disse miljøgiftene nær dalbunnen. Partikler som skaper den tykke gråbrune roggen som henger over dalen er av største bekymring - det har vært knyttet til hjertesykdommer, barnas astma og andre luftveisforhold.
Så da NASA planla en ny, fem år lang luftkvalitetsundersøkelse for å finjustere innsatsen for å måle forurensning og klimagasser fra verdensrommet nøyaktig, målrettet den San Joaquin Valley. "Når du prøver å forstå et problem, går du dit der problemet er mest åpenbart, " sa studiens hovedetterforsker, Jim Crawford, i et intervju. For Crawford kan den skitne luften over dalen være viktig for å evaluere hvordan menneskelige aktiviteter bidrar til klimaendringer. "Klimaendringer og luftkvalitet er virkelig spores tilbake til den samme roten i den forstand at luftkvalitet er den kortsiktige effekten av menneskelig påvirkning og klimaendringer på lang sikt, " sa Crawford.
I januar og februar sendte NASA to forskningsfly inn i himmelen over San Joaquin Valley for å samle inn data om luftforurensning. Det ene flyet fløy i stor høyde over dalen på dagtid, bevæpnet med fjernsensorer, mens det andre flyet cruiset opp og ned i dalen, periodisk spiral ned mot bakken for å sammenligne forurensningen i større og lavere høyder. Værballonger ble også brukt til mål på bakkenivå.
Dataene som NASA samlet inn i eksperimentet, var lik det satellittene kan se fra verdensrommet: tilstedeværelsen av ozon, fine partikler, nitrogendioksid og formaldehyd (forløpere til forurensning og ozon) og karbonmonoksid (som har en median levetid på en måned og kan brukes til å se på transport av forurensning). Men satellitter er begrenset med hensyn til sensing av luftkvalitet. "Det virkelige problemet med satellitter er at de foreløpig ikke er kvantitative nok, " sa Crawford til Surprising Science. "De kan vise i grov forstand hvor ting kommer fra, men de kan ikke fortelle deg hvor mye det er."
Satellitter kan heller ikke skille mellom forurensning på bakkenivå og det som finnes høyere i atmosfæren. Dessuten sirkler de bare en gang om dagen, og hvis det ikke er tidlig på morgenen, når pendlere busett brenner fossilt brensel, eller på sen ettermiddag, når utslippene har fester seg og luftkvaliteten er på det verste, gjør ikke forskere ha et klart bilde av hvor dårlig forurensning kan bli. Overvåkingsstasjoner på bakken er på samme måte begrenset. De gir forskere et smalt bilde som ikke inkluderer luften lenger over overvåkningsstasjonen eller en forståelse av hvordan luften blander seg og beveger seg. Forskningen fra NASA-studien, spesifikt den som samles inn av det spiralformede flyet, fyller ut disse hullene.
Data fra flyvningene vil også bli brukt i forbindelse med fremtidige satellitter. "Det vi prøver å bevege oss mot er en geostasjonær satellitt som vil stirre på Amerika gjennom dagen, " sa Crawford til Surprising Science. Geostasjonære satellitter - som vil kunne måle overordnede forurensningsnivåer - kan sveve over én posisjon, men som nåværende satellitter, trenger forskere tilleggsdata fra fly som beskriver hvordan forurensning beveger seg over jordoverflaten, som den hentet fra San Joaquin-dalen, til hjelp til å validere og tolke det satellittene ser. "Satellitten kommer aldri til å operere isolert og bakkestasjonen kommer ikke til å gjøre nok, " sa Crawford.
Men først vil forskningen kobles til datamaskinmodeller av luftkvalitet, noe som vil bidra til å finne kildene til utslipp. Å vite hvordan kilder samarbeider for å bidra til dårlig luftkvalitet, hvor forurensning er og nøyaktig hvilke nivåer den treffer, er en prioritet for EPA, som setter luftkvalitetsbestemmelser, og de statlige etatene som håndhever dem, ifølge Crawford. Dataene vil informere om sine strategier for å redusere utslipp og rengjøre luften med minimal innvirkning på økonomien og andre livskvalitetsproblemer. "Luftkvalitetsprognosene er gode, " sier Crawford. "Men på et tidspunkt vil folk spørre: 'Hvorfor gjør vi ikke noe med det?' Svaret er at det er vi. ”Forskerne har gjennomført lignende flyvninger over Washington, DC-området og planlegger flyover av Houston og muligens Denver i årene som kommer.
En ting er sikkert: Data for å informere handling er sterkt nødvendig. I 2011 brøt Sequoia og Kings Canyon nasjonalpark, på den østlige kanten av dalen, EPAs nasjonale standard for luftkvalitet i hele 87 dager i året, og Fresno overskred standard 52 dager. Å identifisere nøyaktig hvor forurensning har sin opprinnelse og hvem som er ansvarlig - et mål med studien - vil så langt si et langt stykke å rense luften.
