La NASA finance huit nouveaux projets explorant les liens entre l'environnement et le COVID-19

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Par Elizabeth Goldbaum,

Division des sciences de la Terre de la NASA

Alors que les scientifiques du monde entier sont confinés chez eux pendant le COVID – 19 pandémie, les satellites d’observation de la Terre continuent à orbiter et à envoyer retour d’images qui révèlent les liens entre la pandémie et l’environnement. «Les satellites collectent des données tout le temps et ne nous obligent pas à sortir nulle part», a déclaré Hannah Kerner, professeure adjointe de recherche à l’Université du Maryland à College Park.

Kerner fait partie des huit chercheurs qui ont récemment obtenu une subvention de projet à délai d’exécution rapide , qui soutient enquêteurs alors qu’ils explorent comment COVID – 06 les mesures de maintien à la maison ont un impact sur l’environnement et la façon dont l’environnement peut affecter la propagation du virus.

Le dernier groupe de projets comprend six qui cherchent des images satellite pour aider à révéler comment COVID – 19 reste à la maison les mesures ont un impact sur la sécurité alimentaire, l’écologie des incendies, la chaleur de surface urbaine, les nuages ​​et le réchauffement, la pollution de l’air et les précipitations, la qualité de l’eau et les écosystèmes aquatiques. Deux projets explorent comment l’environnement pourrait avoir un impact sur la propagation du virus en surveillant la poussière et les conditions météorologiques.

La Division des sciences de la Terre de la NASA gère ces projets qui trouvent de nouvelles façons d’utiliser la Terre observation des données pour mieux comprendre les impacts environnementaux, économiques et sociétaux régionaux à mondiaux du COVID – 19 pandémie.

Comptage des cultures pendant COVID

Cette année s’annonçait être une année relativement normale pour les cultures jusqu’à ce que la pandémie et les politiques connexes de maintien au foyer se produisent. La réduction des déplacements aériens et terrestres a fait chuter la demande d’éthanol, ce qui a entraîné une baisse des prix du maïs. Les politiques de séjour à la maison ont également rendu plus difficile pour les fonctionnaires du Département américain de l’agriculture (USDA) de se rendre dans les fermes et de collecter des informations sur les semis, les progrès et les conditions des cultures.

Le manque d’information du public sur les cultures qui a suivi a provoqué l’incertitude et la volatilité des marchés agricoles et des prix à mesure que les saisons de croissance avançaient. “Les marchés veulent savoir dans quelle mesure un type spécifique de culture peut s’attendre”, a déclaré Kerner.

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Kerner et son équipe recherchent des données satellitaires de la NASA et du US Geological Survey Landsat , l’ESA (l’Agence spatiale européenne) Copernicus Sentinel-2 , Spectroradiomètre d’imagerie à résolution moyenne de la NASA (MODIS) à bord des satellites Terra et Aqua, et Planet satellites pour aider à compléter les informations de l’USDA.

“Nous utilisons les données satellitaires et l’apprentissage automatique pour cartographier où et quelles cultures poussent”, a déclaré Kerner. Plus précisément, ils surveillent les principales cultures de base, à savoir le maïs et le soja aux États-Unis et le blé d’hiver en Russie.

Allumer et arrêter les incendies pendant le séjour au domicile

Il y a beaucoup moins d’incendies intentionnels pour stimuler la biodiversité et réduire les charges de carburant dans le Sud-Est ce printemps.

Comme COVID – 06 les ordres de rester à la maison sont entrés en vigueur, le US Forest Service a suspendu temporairement tous ses ou prescrite, brûle sur des terres fédérales dans le sud-est en mars, et les agences d’État du Mississippi, de la Caroline du Sud et de la Caroline du Nord ont emboîté le pas.

Ben Poulter, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, utilise le Suite de radiomètres d’imagerie infrarouge visible (VIIRS) sur la NASA et la NOAA Suomi NPP satellite , ainsi que des données de MODIS, pour suivre les incendies à travers le pays et mieux comprendre comment COVID – 19 Les politiques de distanciation sociale, comme les restrictions de voyage fédérales, ont affecté à la fois les brûlages dirigés sur la côte Est et les incendies de forêt dans l’Ouest.

En fin de compte, son équipe souhaite mieux comprendre comment moins d’incendies dans le sud-est pourraient affecter la biodiversité, puisque certaines espèces dépendent des incendies pour prospérer et provoquent l’accumulation de carburants dans la végétation, ce qui pourrait entraîner des incendies de forêt plus dangereux en l’avenir.

De l’autre côté du pays, l’équipe examine comment COVID – 19 les politiques compliquent la suppression des incendies. Comme les agences de lutte contre les incendies ont introduit des pratiques de distanciation sociale pour minimiser la propagation du COVID – 06, comme l’élimination de grands camps de pompiers vivant à proximité, a déclaré Poulter, ” il peut devenir plus difficile de lutter contre les incendies dans les États occidentaux. »

L’équipe examine également comment le nombre total d’incendies à travers le pays pourrait affecter la chimie atmosphérique. Il travaillera avec des scientifiques de la qualité de l’air pour déterminer s’il y aura une augmentation ou une diminution nette globale du dioxyde de carbone total, parmi d’autres polluants, en raison des incendies de forêt dans l’Ouest et des feux dirigés dans l’Est.

Moins de voitures pourraient signifier des surfaces plus chaudes

Christopher Potter, chercheur au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie, examine comment le mandat d’abri sur place de la Californie dans la baie de San Francisco a réduit le nombre de voitures sur la route et a changé la façon dont les surfaces de stationnement, les autoroutes et les grands bâtiments industriels absorbent la lumière du soleil et réfléchissent la chaleur infrarouge.

“Tout est devenu soudainement si calme,” dit Potter, “Il n’y avait pas de circulation nulle part à la fin mars et en avril.”

Potter et son équipe surveillent les parkings et autres surfaces pour voir s’ils sont plus chauds ou plus froids pendant la pandémie. La lumière visible du soleil frappe la surface, puis est absorbée et réémise sous forme de chaleur – un processus appelé flux de chaleur thermique.

L’équipe utilise les températures de luminosité du capteur infrarouge thermique satellite de Landsat et la température de surface terrestre de ECOSTRESS , qui est un capteur de la NASA sur la Station spatiale internationale, pour cartographier de grandes caractéristiques urbaines plates dans la région de la baie et mesurer leur flux de chaleur thermique. Il recueille également des mesures sur le terrain pour vérifier les données.

Potter pose des questions comme, si les automobiles sont garées et concentrées dans des lots géants, changez-vous la réflectance de la surface et le flux de chaleur global? Même les vitres brillantes des voitures peuvent suffire à refléter la lumière du soleil, a déclaré Potter.

Potter et son équipe veulent savoir comment tout le flux de chaleur urbaine de la région de la Baie a changé pendant la pandémie, et comment ce changement a contribué à un environnement plus ou moins sain pour les millions de personnes qui y vivent. Comprendre les changements potentiels dans le flux de chaleur thermique est un indicateur clé de la façon dont COVID – 06 a modifié l’empreinte environnementale de la région de la baie, a déclaré Potter.

land surface temperature variations during full stay-at-home period over area centered on Great Mall in Milipitas
Cette image montre les variations de température à la surface du sol ECOSTRESS mesurées en mai 19, 2020, pendant toute la période de séjour au domicile zone centrée sur le Great Mall à Milpitas. Les points bleus représentent les mesures de vérité terrain en mai 19 dans de grands stationnements vacants. Les nuances rougeâtres foncées montrent les températures les plus élevées sur les parkings et les routes en asphalte sombre, et les nuances jaune-verdâtre indiquent des températures plus basses dans les parcs et les zones semi-végétalisées. Les toits blancs brillants sont dans les tons du milieu. Crédit: Centre de recherche Ames de la NASA / Christopher Potter

Moins d’avions et moins de nuages ​​pourraient rendre les choses plus fraîches

Lorsque vous regardez un ciel bleu clair et que les conditions sont parfaites, vous pouvez voir un avion planer au-dessus et laissant derrière lui une traînée blanche distincte de nuages.

Ces nuages, ou traînées, sont produits par les gaz d’échappement des moteurs d’avion ou par des changements de pression d’air. William Smith et Dave Duda, chercheurs au Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie, étudient les traînées depuis quelques décennies. «Les contrails sont l’un des seuls nuages ​​que nous produisons nous-mêmes», a déclaré Duda. Bien que leurs effets varient et soient difficiles à quantifier, leur effet net global est le réchauffement.

satellite image showing contrails on April 1, 2018
Cette image provient du GOES – 03 satellite le 1er avril 2018, quand il y avait beaucoup de vols et par la suite beaucoup de traînées. Crédit: Centre de recherche Langley de la NASA / William Smith

En réponse à COVID – 06 les interdictions de voyager et les politiques de séjour à la maison, nous volons beaucoup moins et produisons moins de traînées. Duda et Smith veulent quantifier cette diminution pour mieux comprendre comment la densité du trafic aérien affecte la formation de traînées et son forçage radiatif. En d’autres termes, est-ce que moins d’avions et moins de traînées contribuent à refroidir l’atmosphère?

L’équipe utilise un algorithme de détection des traînées établi pour estimer la couverture des États-Unis contigus et du corridor de trafic aérien de l’Atlantique Nord au-dessus du 2020 période de ralentissement et comparez-la à une période de référence quelques années plus tôt, lorsque le trafic aérien était illimité. Duda et Smith utilisent également MODIS pour déterminer les propriétés optiques des traînées afin de mieux comprendre comment elles réfléchissent la lumière du soleil et piègent l’énergie de la surface et de l’atmosphère en dessous.

L’atmosphère doit être suffisamment froide et humide pour qu’une traînée se forme, donc il y a généralement plus de traînées pendant l’hiver et le printemps. «Toutes les traînées ne sont pas égales», a déclaré Duda. Si on se forme au milieu des nuages, cela n’a pas d’impact significatif. “Vous voyez le plus gros impact quand il y a un ciel par ailleurs clair et une traînée ajoute de la nébulosité”, a déclaré Duda.

L’amélioration de notre compréhension de la façon et du moment où les traînées se forment pourrait aider les scientifiques à informer les compagnies aériennes sur les itinéraires idéaux pour faire voler des avions. «Il serait peut-être possible de réduire les traînées et leurs effets en effectuant occasionnellement des changements d’altitude de vol ou d’itinéraires, comme les compagnies aériennes le font actuellement pour éviter les turbulences», a déclaré Smith.

Moins de pollution atmosphérique peut signifier moins de pluie

Gabriele Villarini, professeur à l’Université de l’Iowa dans l’Iowa City, et Wei Zhang, scientifique du même institut, veulent comprendre le lien entre la réduction de la pollution de l’air pendant la pandémie et la forte diminution des précipitations en l’ouest des États-Unis

L’humidité dans l’atmosphère se condense autour des aérosols, ou des particules comme la poussière, et tombe sur la Terre sous forme de pluie et de neige. Moins d’aérosols pendant la pandémie ont pu être responsables de la réduction des précipitations en février et mars 2018 dans l’ouest des États-Unis, avec des zones recevant moins de 50% par rapport à une année typique. Comprendre comment la diminution des précipitations est liée à la réduction des aérosols pourrait être utile aux gestionnaires des ressources en eau.

Villarini vise à utiliser Les données satellitaires de la NASA sur la vapeur d’eau, les précipitations et les aérosols ainsi qu’un modèle climatique complet qui peut combiner les conditions atmosphériques telles que l’humidité et la température avec des propriétés chimiques et les processus qui ont lieu dans l’atmosphère. Le modèle aidera son équipe à déterminer dans quelle mesure la réduction des aérosols est responsable de la diminution des précipitations par opposition à la variabilité naturelle du système climatique.

«Ce projet nous aidera à comprendre comment COVID – 06 a un impact sur l’environnement naturel », a déclaré Villarini.

Trouver une empreinte humaine sur la qualité de l’eau au Belize

La zone côtière du Belize comprend la plus grande barrière de corail de l’hémisphère nord, des atolls au large, plusieurs centaines de cayes de sable, des forêts de mangroves, des lagunes côtières et des estuaires. C’est l’un des écosystèmes les plus riches en biodiversité de l’Atlantique et abrite des poissons colorés et des tortues marines ludiques, dont beaucoup sont en voie de disparition.

Belize Barrier Reef
Un instantané de la barrière de corail du Belize. Les sept sites du système constituent un habitat important pour les espèces menacées, notamment les tortues marines, les lamantins et le crocodile marin américain. Crédits: Wouter Naert, Unsplash

Robert Griffin, professeur à l’Université de l’Alabama à Huntsville, travaillait sur un Projet de la NASA pour étudier la santé du récif lorsque COVID – 19 arrivé. «La pandémie a créé une expérience naturelle», a déclaré Griffin, pour mieux comprendre comment les polluants urbains affectent la qualité de l’eau et la santé des récifs coralliens.

Griffin et son équipe étudient l’impact de la diminution du tourisme sur les sources urbaines et agricoles de polluants, comme l’azote et le phosphore, sur la qualité de l’eau au large des côtes du Belize.

En plus des données sur le terrain, l’équipe utilise des images Landsat pour noter comment la pandémie affecte les changements d’utilisation des terres, ce qui affecte le nombre de polluants produits et capables d’atteindre les plans d’eau et les écosystèmes. Griffin utilise également les données MODIS et VIIRS pour surveiller la qualité de l’eau.

L’équipe de Griffin travaille avec des représentants du gouvernement du Belize pour aider à guider le développement marin côtier pour les cinq prochaines années. «Cette recherche pourrait fournir des conseils aux planificateurs de l’utilisation des terres dans la mesure où ils déterminent comment gérer les problèmes urbains sources non ponctuelles de pollution », comme les nutriments et les sédiments, qui se retrouvent dans l’eau et ont un impact sur les récifs coralliens , Dit Griffin.

Tempêtes de poussière, société et COVID – 19

Pablo Méndez-Lázaro, professeur à l’Université de Porto Rico à San Juan, examine comment l’environnement pourrait affecter la propagation du nouveau coronavirus responsable du COVID – 19. Plus précisément, il souhaite savoir si les poussières saisonnières africaines qui se déplacent vers les Caraïbes entre mai et août chaque année auront des impacts significatifs sur la santé et la mortalité associées au virus.

La poussière africaine voyage du désert du Sahara , à travers l’océan Atlantique, à Porto Rico et aux Caraïbes. Les micro-organismes présents dans les particules de poussière peuvent être liés à des maladies infectieuses.

Méndez-Lázaro et son équipe travaillent avec des épidémiologistes, parmi de nombreux spécialistes, pour mieux comprendre l’impact de la poussière africaine sur la santé publique. «Nous voyons cela comme un Rubik’s Cube», a déclaré Méndez-Lázaro, pour montrer comment sa recherche est l’une des diverses parties mobiles pour comprendre un problème plus vaste. «Chaque minuscule cube coloré est une partie différente du puzzle», s’est concentré sur la recherche épidémiologique, les études sociétales, les études cliniques, la recherche sur les vaccins et le travail environnemental, a déclaré Méndez-Lázaro.

L’équipe utilise VIIRS pour mesurer les aérosols dans l’atmosphère comme indicateur des nuages ​​de poussière qui arrivent dans les Caraïbes. Il utilise également MODIS et la Commission européenne Système de surveillance de l’atmosphère Copernicus pour caractériser les aérosols.

Méndez-Lázaro travaille en étroite collaboration avec le Département de la santé de Porto Rico, le bureau de San Juan du Service météorologique national, ainsi que des médecins et des patients, pour recueillir des informations sur les personnes qui ont contracté des maladies respiratoires par contact avec des Africains poussière.

«Nous pensons qu’il pourrait y avoir une exacerbation du COVID – 19 patients dans les Caraïbes lors d’épisodes de poussières en Afrique », Méndez- Lázaro a dit, comme le Événement «Godzilla» en juin .

Météo, qualité de l’air et COVID – 19

Yulia R. Gel, professeur à l’Université du Texas à Dallas, et Huikyo Lee, scientifique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, ainsi que d’autres collaborateurs, souhaitent aider à clarifier les facteurs environnementaux. pourrait avoir un impact sur une deuxième vague de COVID – 06 et déterminez dans quelle mesure nous pouvons être certains de ces conclusions.

Son équipe interdisciplinaire étudie si la température et l’humidité de l’air à la surface ont un impact sur les taux de transmission et, si c’est le cas, comment elles le font. Il révèle également un lien potentiel entre les aérosols et le COVID – 19 gravité et mortalité.

Gel et ses collaborateurs utilisent les données météorologiques du Sondeur infrarouge atmosphérique sur le satellite Aqua et Sondeur infrarouge cross-track sur le satellite Suomi NPP. L’équipe obtiendra les données sur les aérosols du

SpectroRadiomètre d’imagerie multi-angle et MODIS et utilisent des algorithmes d’apprentissage automatique et des analyses avancées pour suivre la dynamique de la propagation du virus et son taux de mortalité sur l’espace et le temps.

Plus précisément, son équipe utilise des algorithmes d’apprentissage en profondeur géométriques, couplés à l’analyse des données topologiques, qui lui permettent de suivre COVID – 19 des modèles de transmission qui sont déterminés, par exemple, par différentes caractéristiques de la population, comme l’âge, le sexe, l’ethnicité et le revenu, ainsi que par des facteurs environnementaux. Les outils avancés permettent à l’équipe de considérer les facteurs qui ne sont pas accessibles en utilisant des approches conventionnelles basées sur la proximité géographique.

Gel vise à fournir un outil logiciel puissant pour aider à prédire le COVID saisonnier – 19 progression à l’échelle régionale à mondiale, tout en quantifier un large éventail d’incertitudes associées.

Pour plus d’informations, visitez https://science.nasa.gov/earth-science/rrnes-awards .

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