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El sensor SCIAMACHY del Envisat produce un mapa de la polución global 
Basado en 18 meses de observaciones del Envisat, este mapa atmosférico de alta resolución de la polución por dióxido de carbono deja en evidencia cómo las actividades humanas afectan la calidad del aire. Con diez instrumentos, el Envisat de la ESA es el mayor satélite del mundo para observación ambiental y fue lanzado en febrero de 2002. Su Espectrómetro de Imagen de Escaneo de Absorción para Cartografía Atmosférica (SCIAMACHY, por sus siglas en inglés) registra a bordo el espectro de rayos solares que pasan a través de la atmósfera. Posteriormente, estos resultados se tamizan cuidadosamente para encontrar "huellas" de absorción espectral de gases trazas en el aire.
El dióxido de nitrógeno (NO2) es principalmente un gas producido por el hombre y una excesiva exposición a él causa daños a los pulmones y problemas respiratorios. También desempeña un importante papel en la química atmosférica, ya que hace posible la producción de ozono en la troposfera, la parte más baja de la atmósfera, con una extensión de entre ocho y 16 kilómetros de alto.
En varios países industriales occidentales se están realizando mediciones localizadas in situ del dióxido de nitrógeno atmosférico, pero las fuentes de datos ubicadas en la superficie terrestre generalmente se centran en las áreas más próximas al suelo.
Si bien ambos instrumentos funcionan de la misma manera, el GOME tiene una resolución espacial limitada a sólo 320 x 40 km, comparada con la resolución habitual del SCIAMACHY de 60 x 30 km, que también observa la atmósfera en dos vistas diferentes (visión hacia abajo o de "nadir", así como observaciones de "limbo" en la dirección de vuelo) y tiene una gama espectral significativamente mayor que la de su predecesor.
Los equipos de las Universidades de Bremen y Heidelberg en Alemania, el Instituto Belga de Aeronomía Espacial (BIRA-IASB) y el Real Instituto Metereológico de Holanda (KNMI) han procesado con éxito los datos del SCIAMACHY para generar los mapas de mayor precisión hasta la fecha, compuestos de columnas verticales de dióxido de nitrógeno troposférico.
"La mayor resolución espacial del SCIAMACHY significa que vemos muchos más detalles en estas imágenes globales, incluso detectando fuentes individuales en una ciudad", señala Steffen Beirle del Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Heidelberg, responsable del mapa que se muestra arriba.
"También hay una muy alta concentración sobre el nororiente de China. A lo largo del Sudeste Asiático y gran parte de África es posible ver dióxido de carbono producido por la quema de la biomasa. En algunos lugares se pueden ver las huellas de los barcos, por ejemplo en el Mar Rojo y en el Océano Índico entre la punta sur de la India e Indonesia. El humo emitido por las embarcaciones que cubren estas rutas envía una gran cantidad de NO2 a la troposfera".
Como el GOME, el SCIAMACHY funciona observando la radiación ultravioleta, visible e infrarroja cercana dispersa en la atmósfera. El trabajo pesado ocurre en la superficie terrestre, donde los investigadores intentan obtener patrones muy débiles de absorción de gases traza dentro del espectro general de luz retrodispersa, una tarea comparable con encontrar una aguja en un pajar.
Tras eliminar estos elementos, queda la "señal" deseada de patrones más delgados de absorción espectral de gases traza, que se identifican mediante el cruzamiento de las muestras. Aplicada a los resultados del SCIAMACHY, esta técnica tiene una sensibilidad suficiente como para obtener columnas inferiores a unas cuantas partes de dióxido de nitrógeno por billón de partes de aire. Para dar una idea de la escala, sobre conurbaciones altamente contaminadas como Londres, las proporciones de mezclas de NO2 pueden alcanzar valores de hasta cien partes por billón.
Los mapas de dióxido de nitrógeno como el que se muestra aquí se han creado utilizando datos de resonancia de nadir: si bien el NO2 presenta grandes variaciones a lo largo de la atmósfera, se encuentra disperso de manera homogénea en la parte superior de la atmósfera, la estratosfera. De modo que se utilizaron niveles de dióxido de nitrógeno medidos sobre las partes más remotas del Pacífico para determinar una columna general de dióxido de nitrógeno estratosférico, el que se puede restar de los datos globales para determinar valores de columnas verticales de la troposfera.
"Los resultados entregados por este y otros sensores similares se pueden usar para hacer predicciones en el futuro sobre la química de las condiciones climáticas y la calidad del aire", agrega Beirle. "Por ahora nos estamos enfocando en usar los resultados del SCIAMACHY para cuantificar las contribuciones de las diferentes fuentes de óxidos de nitrógeno (tales como el uso de combustibles fósiles, la quema de la biomasa, las descargas eléctricas), especialmente debido a que el valor de este último elemento todavía es incierto".
El SCIAMACHY es un espectrómetro que analiza el aire a través de una muy amplia gama de longitud de onda, lo que permite la detección de gases traza, ozono y gases relacionados, y nubes y partículas de polvo a lo largo de la atmósfera. Funciona mediante la medición de la luz solar transmitida, reflejada y dispersa por la atmósfera o la superficie de la tierra en la región de longitud de onda ultravioleta, visible e infrarroja cercana. Con un barrido de 960 km., cubre todo el planeta cada seis días. Este versátil instrumento representa una contribución nacional a la misión Envisat de la ESA. Fue financiado por el gobierno alemán a través del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), el gobierno holandés mediante los Programas a la Agencia Aeroespacial de Holanda (NIVR) y también por el gobierno belga a través del BIRA-IASB.
John Burrows, del Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Bremen, tuvo por vez primera la idea de crear el SCIAMACHY y ahora trabaja como su Investigador Principal. El SCIAMACHY es parte de una familia de espectrómetros atmosféricos que también incluye al GOME en el ERS-2 y al futuro instrumento GOME-2, que se lanzará el próximo año con la primera misión MetOp.
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