Hvordan kan naturen anspore en pandemi? Høydepunkter i ny COVID-19-forskning

Teller innhøstingen under en pandemi

Pandemien og den tilhørende isolasjonspolitikken har endret situasjonen med

innhøsting.Reduserte fly- og bakkereiser har ført til et kraftig fall i etterspørselen etter etanol, og presset ned maisprisene. Restriksjonspolitikk har gjort det vanskelig for regulatorer å reise til amerikanske gårder og samle informasjon om planting av avlinger, fremgang og vekstforhold.

Deretter mangel på offentlig informasjon omavlinger forårsaket usikkerhet og volatilitet i landbruksmarkedene og prisene i vekstsesongen. "Markedene vil vite hvor mye en bestemt sort kan høstes," forklarer Hannah Kerner, assisterende forskningsprofessor ved University of Maryland i College Park.

Kerner og teamet hennes bruker satellittdataNASA og USGS Landsat, Sentinel-2 fra ESA (European Space Agency), MODIS-spektroradiometeret om bord på Terra- og Aqua-satellittene, og Planet Project-satellittene for å utfylle USDA-informasjon.

“Vi bruker satellittdata og maskinlære å kartlegge hvilke avlinger som vokser og hvor, avslutter Kerner. Spesielt sporer de viktige kommersielle avlinger, inkludert mais og soyabønner i USA og vinterhvete i Russland.

Dynamikk ved branner under reiserestriksjoner 

Å redusere antall planlagte branner har økt biologisk mangfold og redusert drivstoffbelastning i det sørøstlige USA denne våren.

Med ikrafttredelsen av restriksjoner på COVID-19US Forest Service suspenderte midlertidig alle sine forsettlige eller foreskrevne forbrenninger på føderale land i sørøst i mars. Offentlige etater i Mississippi, South Carolina og North Carolina fulgte etter.

Ben Poulter, stipendiat, romsenterNASAs Goddard-oppdrag i Greenbelt, Maryland, bruker pakken Visible Infrared Imaging Radiometer (VIIRS) på NASAs satellitt og NOAAs Suomi atomkraftverk, samt MODIS-data for å spore branner over hele landet. Dette gjør at han kan finne ut hvordan politikk for sosial distansering, som føderale reisebegrensninger, har påvirket både foreskrevne brannskader på østkysten og brann i Vesten.

Til slutt ønsker teamet hans av forskere bedreforstå hvordan færre branner i sørøst kan påvirke biologisk mangfold. Faktum er at noen arter stoler på at branner trives. Resultatet er en opphopning av brenselceller i vegetasjonen. Dette kan potensielt føre til farligere skogbranner i fremtiden.

Forskere ønsker også å forstå hvordan politikkCOVID-19 gjør brannslukking vanskeligere. I tillegg studerer forskere hvordan det totale antallet branner over hele landet kan påvirke atmosfærens kjemi. 

Varmestrømstudie

Christopher Potter, stipendiatNASAs Ames Research Center i Californias Silicon Valley studerer hvordan Californias ly-in-place-mandat i San Francisco Bay Area har redusert antall biler på veien og endret måten overflatene på parkeringsplasser, motorveier og store industribygninger absorberer sollys på. og reflekterer infrarød varme.

Potter og teamet hans overvåker parkeringsplasser ogandre overflater for å se om de er varmere eller kjøligere under pandemien. Synlig sollys treffer en overflate og absorberes deretter og sendes ut igjen som varme. 

Teamet bruker temperaturavlesninger fratermisk infrarød satellittsensor fra Landsat og bakketemperatur fra ECOSTRESS – en NASA-sensor på den internasjonale romstasjonen for å kartlegge store, flate urbane trekk i Bay Area og måle varmestrømmen deres. Forskere samler også inn bakkemålinger for å validere dataene.

Potter undersøker spørsmål som ombiler er parkert og konsentrert i gigantiske områder, endrer overflatereflektivitet og generell varmestrøm? Selv skinnende bilvinduer kan være nok til å reflektere sollys, sa Potter.

Potter og teamet hans vil vite hvordan i løpet avPandemien har endret varmestrømmen i byene i Bay Area og hvordan denne endringen har bidratt til å skape et mer eller mindre sunt miljø for de millioner av menneskene som bor i den. Å forstå potensielle endringer i varmestrømmen er en nøkkelindikator for hvordan COVID-19 har endret miljøpåvirkningen i Bay Area, sa Potter.

Dette bildet viser svingningerØKOSTRESS jordoverflatetemperaturer målt 22. mai 2020 i en periode med fullstendig isolasjon i et område sentrert på Big Shopping Center i Milpitas. De blå prikkene representerer grunnmålinger 22. mai på store ledige steder. Mørk rødlige fargetoner viser de høyeste temperaturene i mørke asfaltparkeringsplasser og veier, mens gulgrønne fargetoner indikerer kaldere temperaturer i parker og halvørkenområder. Lyse hvite tak er i middels nyanser.

Kilder: Christopher Potter, NASA Ames Research Center

Påvirkning av fly på temperaturreduksjon

Når du ser på klarblå himmel og forholdene er mest hensiktsmessige, kan du se et fly sveve over hodet og etterlate en tydelig hvit skyspor bak seg.

Disse skyene, eller contrails, dannesflymotors eksos eller lufttrykkendringer. William Smith og Dave Duda fra NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia har studert kontur i flere tiår. "Contrails er en av få skyer vi lager selv," forklarte Duda. Mens effekten deres varierer og er vanskelig å tallfeste, er den samlede effekten oppvarmende.

Dette bildet ble tatt fra GOES-16-satellitten 1. april 2018, da det var mange flyvninger og deretter mange kontringslinjer.
Kilder: William Smith, NASA Langley Research Center

Når reiseforbud og regler gjelderisolasjon på grunn av COVID-19, flyr vi mye mindre og produserer færre kontrailer. Duda og Smith ønsker å kvantifisere denne reduksjonen for bedre å forstå hvordan lufttrafiktettheten påvirker kontraildannelse og stråling. Med andre ord, hjelper færre fly og contrails med å kjøle ned atmosfæren?

Kommandoen bruker den etablerte algoritmenkontrastdeteksjon for å vurdere atmosfæren over USA og den nordatlantiske lufttrafikkorridoren under hele eller delvis forbud i 2020, og sammenligner den med en basisperiode to år tidligere da flytrafikken var ubegrenset. Duda og Smith bruker også MODIS for å bestemme de optiske egenskapene til contrails for å bedre forstå hvordan de reflekterer sollys og fanger energi fra overflaten og atmosfæren under dem.

Forbedre vår forståelse av hvordan og nårcontrails dannes, kan hjelpe forskere med å informere flyselskapene om ideelle ruter for flyreiser. "Det kan være mulig å redusere contrails og deres effekter ved å justere høyde eller rute fra tid til annen, slik flyselskapene gjør nå, for å unngå turbulens," forklarte Smith.

Koblingen mellom luftforurensning og redusert nedbør

Gabriele Villarini, professor ved University of Iowai Iowa City, og Wei Zhang, en vitenskapsmann ved samme institutt, ønsker å forstå sammenhengen mellom nedgangen i luftforurensning under pandemien og den kraftige nedgangen i nedbør i det vestlige USA.

Fuktighet i atmosfæren kondenserer i det minstepartikler som støv og faller til jorden i form av regn og snø. Reduksjonen av partikler under pandemien kan være ansvarlig for nedgangen i nedbør i februar og mars 2020 i det vestlige USA, hvor den mottok 50% mindre nedbør sammenlignet med et normalt år. Å forstå hvordan nedbørsreduksjon er relatert til aerosolreduksjon kan være gunstig for vannforvaltere.

Villarini søker å bruke satellittNASA-data om vanndamp, nedbør og aerosoler, og en integrert klimamodell. Den kan kombinere atmosfæriske forhold som fuktighet og temperatur med kjemiske egenskaper og prosesser som forekommer i atmosfæren. Modellen vil hjelpe forskere med å finne ut i hvilken grad synkende aerosoler er ansvarlige for redusert nedbør i stedet for naturlig variasjon i klimasystemet.

"Dette prosjektet vil hjelpe oss å forstå hvordan COVID-19 påvirker miljøet," avslutter Villarini.

Hvordan menneskeheten påvirker vannkvalitet og økosystemer i Belize

Belize kystområde inkluderer det størstebarriererev på den nordlige halvkule, kystatoller, flere hundre sandrev, mangroveskog, kystlaguner og elvemunninger. Det er et av de mest biologiske mangfoldige økosystemene i Atlanterhavet og er hjemmet til fisk og havskilpadder, hvorav mange er truet.

Syv steder i Belize Barrier Reef System er viktig habitat for truede arter, inkludert havskilpadder, manater og den amerikanske krokodillen.

Robert Griffin, professor ved University of Alabama klHuntsville, jobbet med et NASA-prosjekt for å studere revhelse da COVID-19-pandemien begynte. "Pandemien skapte et naturlig eksperiment," forklarer Griffin. Dette vil hjelpe forskere til å bedre forstå hvordan urbane forurensninger påvirker vannkvaliteten og helsen til korallrevene.

Griffin og hans team studerer hvordan tilbakegang i turisme påvirker urbane og landbrukskilder av forurensende stoffer som nitrogen og fosfor, og vannkvaliteten utenfor Belizeas kyst.

I tillegg til bakkedata bruker teametLandsat-bilder for å markere hvordan pandemien påvirker endring av arealbruk, som også endrer mengden produserte forurensende stoffer og deres evne til å nå vannforekomster og økosystemer. Forskeren bruker også MODIS- og VIIRS-data for å overvåke vannkvaliteten.

Griffins team jobber med regjeringenBelizeanske tjenestemenn skal påvirke utviklingen av det kystnære marine miljøet de neste fem årene. Denne studien kan tjene som en veiledning for planleggere av arealbruk når de bestemmer hvordan de skal håndtere urbane forurensningskilder, som næringsstoffer og sediment, som kommer ut i vannet og påvirker korallrevsystemer.

Støvstorm og koronavirusinfeksjon

Pablo Mendes-Lazaro, universitetsprofessorPuerto Rico i San Juan, studerer hvordan miljøet kan påvirke spredningen av det nye coronaviruset som forårsaker COVID-19. Spesielt ønsker han å vite om det sesongbestemte afrikanske støvet som reiser til Karibien hvert år mellom mai og august, vil ha en betydelig innvirkning på helse og dødelighet forbundet med viruset.

Afrikansk støv beveger seg fra Sahara-ørkenen over Atlanterhavet til Puerto Rico og Karibien. Mikroorganismer i støvpartikler kan være assosiert med smittsomme sykdommer.

Mendez-Lazaro og teamet hans jobber med epidemiologer og mange andre eksperter for å bedre forstå hvordan afrikansk støv påvirker folkehelsen. 

Teamet bruker VIIRS til å måle aerosoleri atmosfæren som en fullmektig for støvskyer som ankommer Karibia, og MODIS og ESAs Copernicus Atmospheric Monitoring System for aerosolkarakterisering.

Mendes-Lazaro samarbeider tett med departementetHelse Puerto Rico, det nasjonale meteorologiske tjenestens kontor i San Juan, og med leger og pasienter for å samle informasjon om personer som har fått luftveissykdommer fra eksponering for afrikansk støv.

Vær, luftkvalitet og COVID-19

Julia Gel, professor ved University of Texas iDallas fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California, sammen med andre ansatte, ønsker å finne ut hvilke miljøfaktorer som kan påvirke den andre bølgen av COVID-19, og bestemme hvor sikre forskere kan være i disse funnene.

Hennes tverrfaglige team studerer omoverflatetemperatur og fuktighet på overføringshastigheten til coronavirus, og i så fall hvordan denne prosessen skjer. Det hjelper også å identifisere en potensiell kobling mellom aerosoler og alvorlighetsgraden og dødeligheten av sykdommen.

Gel og hennes ansatte bruker værdata,mottatt fra den atmosfæriske infrarøde sonden på Aqua-satellitten og den kryssporet infrarøde sonden på Suomi NPP-satellitten. Teamet vil motta aerosoldata fra et polygonal spektroradiometer og MODIS og vil bruke maskinlæringsalgoritmer og avansert analyse for å spore dynamikken i spredningen av viruset og dets dødelighet over tid og tid.

Spesielt bruker teamet hennes geometriskdyplæringsalgoritmer kombinert med topologisk dataanalyse. Dette muliggjør sporing av overføringsmønstre for COVID-19, som for eksempel skyldes forskjellige karakteristikker av befolkningen. Det handler om alder, kjønn, etnisitet og inntekt, samt miljøfaktorer. Avanserte verktøy gjør det mulig for teamet å vurdere faktorer som ikke er tilgjengelige med tradisjonelle tilnærminger basert på geografisk nærhet.

Julia Gel er forpliktet til å gi en kraftiget programvareverktøy som vil bidra til å forutsi den sesongmessige utviklingen av COVID-19 på regional og global skala, mens du kvantifiserer et bredt spekter av tilknyttede usikkerheter.

Les også

USA godkjente den minste atomreaktoren i verden

Simulering viste hvordan mørk materie ville se ut

Forskere har funnet ut hvorfor barn er de farligste bærerne av COVID-19