Una breve introducción a la percepción remota para aplicaciones de la calidad del aire

1. Una breve introducción a la percepción remota para aplicaciones de la calidad del aire NASA ARSET- AQ Cursillo en línea Invierno 2014 Docentes: Rich Kleidman Pawan Gupta Jacqui Witte ARSET - AQ Applied Remote SEnsing Training –Air Quality (“Capacitación de percepción remota aplicada – calidad del aire” en inglés) Un proyecto de Ciencias Aplicadas de la NASA

2. 5ta semana 4ta semana Aerosoles Gases trazadores - 1 1ra semana 2da semana 3ra semana Introducción Satélites y sensores Imágenes

3. Introducción 1ra semana Resumen: • El programa de capacitación “ARSET” • Panorama del cursillo • Pros y contras de la percepciónremotaparatrabajos de la calidaddel aire • Informaciónesencialparacualquierproductode la percepciónremota • Tarea

4. Gestión de desastres Eficiencia agrícola Clima Pronósticos ecológicos Tiempo (Aviación) Recursos hídricos Salud pública NASA y lasciencias de la tierraPrograma de cienciasaplicadas Aplicaciones para la toma de decisiones: Ocho temáticas Calidad del aire Clima

5. ¿A quiénes capacitamos? • Administradores y reguladores de la calidad del aire La EPA (ministerio de protecciónambientalporsussiglas en inglés), agenciasreguladorasestatales y locales, ServicioForestal de EEUU • Científicos/Técnicos: Meteorólogos, pronosticadoresy diseñadoresde modelos de la calidaddel aire, científicos de salud, investigadores de la calidaddel aire • Otros/público: gerentes de proyectos, representantes de agencias de salud, Banco Mundial

6. Experiencia y conocimiento CUALQUIER audienciapuedeincluíruna gran variedad de niveles de experiencia y conocimiento: - Ningúnconocimientoprevio de la percepciónremota y pocabase científica - Ningúnconocimientopreviode la percepciónremota y algo de base científica - Experienciarudimentariacon datossatelitales. - Experienciamoderadacon datossatelitales. Gases trazadores - 2

7. Hay mucho que aprender. Déun paso a la vez.

8. ¿Qué nivel de conocimiento necesita? Conciencia Competencia Experiencia

9. Algunascosasquequeremos saber acercade los aerosoles y los gases trazadoresparaaplicaciones de la calidad del aire. Fuentes y sumideros Concentraciones a nivel del suelo Estimados de exposiciónhumana

10. Estatus global de redes de monitoreo de PM2.5* Brauer M, Ammann M, Burnett R et al. GBD 2010 Outdoor Air Pollution Expert Group 2011 Sometido –bajo revisión Brauer M, Ammann M, Burnett R et al. GBD 2010 Outdoor Air Pollution Expert Group 2011 Sometido –bajo revisión *PM2.5- ParticulateMatter <2.5μm in diameter (partículas con menos de 2.5μm de diámetro)

11. - Sitios de recuperación satelital (MODIS) Áreas blancas – no hay datos (Probablemente debido a las nubes) – Monitores terrestres ¿Para quéutilizardatos la de percepciónremota? Coberturaespacial

12. Cobertura espacial Cobertura de aerosoles de un díadel MODIS

13. Productossatelitales de la NASA paraaplicaciones de la calidad del aire • Contaminación de partículas(polvo, bruma, humo) - Cualitativos: Imágenesvisuales - Cuantitativos*: Productos de columnaatmosférica • Productos contra incendios: Ubicaciónde incendios o 'puntoscandentes‘ • Potenciaradiativa de incendios • Gases trazadores - Cuantitativos*: productos de columna - Perfilesverticales: mayormentetropósfera media - Algunosproductos de niveles 13

14. Observaciones de satélites terrestresventajas y limitaciones

15. Satélites vs. sensores Los instrumentosde percepciónremota de los satélitesqueobservan la Tierra se nombransegún- 1) el satélite (tambiénllamadoplataforma) y 2) el instrumento(tambiénllamado sensor). El satélite “Aura” El satélite “Aqua” • Cuatroinstrumentos: • OMI • TES • HIRDLS • MLS • Seisinstrumentos: • MODIS • CERES • AIRS • AMSU-A • AMSR-E • HSB

16. Los sensoresprincipales-AEROSOLES MODIS MODerate resolution Imaging SpectroRadiometer* Mideel total de aerosoles en columna AOD - Aerosol Optical Depth (espesoróptico de aerosoles en inglés) *Espectrorradiómetro de imágenes de resoluciónmoderada en inglés MISR Multi-angle Imaging SpectroRadiometer* AOD Tipo de partícula *Espectrorradiómetro de imágenesmulti-ánguloen inglés VIIRS Visible Infrared Imaging Radiometer Suite* AOD Tipo de partícula *Conjunto de espectrorradiómetrosde imágenes visibles e infrarrojas

17. Los sensoresprincipales- Gases trazadores OMI Ozone Monitoring Instrument* *Instrumento de monitoreo de ozonoen inglés. AIRS Atmosphere Infrared Sounder • *Sondainfrarrojaatmosféricaen inglés.

18. 1.0 0.8 0.6 Primavera Verano 0.4 0.2 0.0 Invierno Otoño Algunos tipos de datos de aerosoles disponibles de satélites. Espesor óptico de aerosoles Bruma y contaminación Polvo Contaminación y polvo Biomasa quemándose Varios satélites proporcionan medidas de aerosoles sobre regiones globales utilizando la última tecnología a diario.

19. La cobertura global nos ayuda a estimar regiones de procedencia y transporte Aerosoles transportados a través del Atlántico

20. Observaciones de satélitesterrestresventajas Calidaddel aire/ contaminación • Ofrececoberturadonde no hay monitoresa nivel del suelo • Vista sinóptica y transfronteriza (tiempo y espacio) • Contexto visual • Asesoramientoscualitativose indicaciones de transporte de largadistancia • Añade valor en combinación con modelos y monitores de la superficie

21. Observaciones de satélites terrestres Limitaciones Voy a necesitar un mejor telescopio

22. Observaciones de satélites terrestres Limitaciones Cobertura temporal Resolución vertical de contaminantes Falta de sensibilidadcerca de la superficie Faltade identificaciónespecifica del tipo de contaminante

23. Cobertura temporal Satélites en órbita polar – una o dos observaciones al díapor sensor - Observaciones geoestacionarias - Observaciones polares Satélitesgeoestacionarios – le faltacalidad al producto en muchoslugares

24. Limitaciones de datos satelitales Casitodos los sensoressatelitales sonsensorespasivos. Lossensorespasivosmiden la columnaentera. Puedequelasmedidas de columnareflejen o no reflejen lo queestésucediendo a nivel del suelo. Estoesciertoaunqueestemosmidiendoaerosoles o gases trazadores.

25. Los instrumentos “Lidar” pueden resolver la distribución vertical. Los instrumentos “Lidar” pueden resolver la distribución vertical Los instrumentos “Lidar” pueden resolver la distribución vertical.

26. Satélites principales en la percepción remota de la calidad del aire 380 Km MISR 1Km “Lidar” a bordo de vehículos espaciales 2300 Km MODIS 2400 Km OMI

27. Observaciones de satélites terrestresLimitaciones Calidad del aire/contaminación • Falta de especificidad acerca de tipos de contaminantes. • Resolución y escalas temporales a veces muy bajas • Muchas veces no se sabe la distribución vertical • Los datos satélitales no pueden usarse cuantitativamente para juzgar cumplimiento por ejemplo, para determinar si una región está lugrando su objetivo o no (Hoff and Christopher 2009).

28. ¿Podemossuperarlaslimitaciones de lasmedicionessatelitales en determinar el nivel de exposición a contaminantes a nivel del suelo ?

29. Método de dos variables Método multi- variable Red neural Modelo + satélite

30. Valores de índice Categoría Avisos cautelares PM2.5 (ug/m3) PM10 (ug/m3) 0-50 Buena Ninguno 0-15.4 0-54 51-100 Moderada Personas extremadamente sensibles deberían considerar reducir cualquier actividad pesada o prolongada. 15.5-40.4 55-154 101-150 Insalubre para los grupos sensibles. Los grupos sensibles deben reducir la actividad pesada o prolongada. 40.5-65.4 155-254 151-200 Insalubre Los grupos sensibles deven evitar la actividad prolongada o pesada; las demás personas deben reducir la actividad prolongada o pesada 65.5-150.4 255-354 201-300 Muy insalubre Los grupos sensibles deben evitar toda actividad física afuera; las demás personas deben evitar la actividad prolongada o pesada. 150.5-250.4 355-424 Las mediciones satelitales probablemente puedan usarse para determinar los niveles de exposición

31. La calidad de los datos está situada sobre un trípode Datos satelitales Mediciones terrestres y datos in situ Modelos

32. Una breve pausa para preguntas

33. Pasosprácticos en el uso de productos de percepción remota

34. Archivos de datos

35. Herramientas Para preparar datos Para utilizar datos Herramientas en línea y fuera de línea

36. La ciencia de la percepción remota

37. Algoritmos Cocinar con aerosoles RECETAS Yoram Kaufman y Didier Tanre

38. Datoscomplementarios Productosrelacionados, datosterrestres, datosmeteorológicos Amenudo se utilizanparaobtenermásinformación o paravalidar

39. Datos complementarios AERONET GIOVANNI, RSIG Archivos Herramientas LADSWEB Lance Data Fed HDFLook, Matlab, IDL Productos de percepción remota Aerosoles MODIS MODIS Ocean, Land, Deep Blue La ciencia de la percepciónremota Algoritmos Órbitas, sensores, espectros, transferencia radiativa

40. Muchos productos de percepción remota MISR, OMI, Calipso, GOES

41. ¡Y estodogratuito!

42. Conozcasusconjuntos de datos Conozcasusherramientas ¡Conozca a susexpertos en datos!

43. Un breverecorrido de la página en línea ARSET – AQ http://airquality.gsfc.nasa.gov

44. Tarea Tarea para casa http://airquality.gsfc.nasa.gov/index.php?section=25 La 1ra tareadebeentregarse antes de la 2da sesión, miércoles15 de enero 2014.

45. ¡Comentarios por favor! Su opinión es muy importnate para nosotros. Favor de avisarnos cómo podemos hacer un mejor trabajo.