Umweltgerechtigkeit und Fernerkundung

Umweltgerechtigkeit wird in der Regel als die gerechte Verteilung von Umweltrisiken und -nutzen definiert. Andere Theoretiker haben versucht, über diese Definition hinauszugehen und die Prozesse zu identifizieren, die zu einer ungerechten Verteilung von Risiken und Vorteilen führen. Diese erweiterten Definitionen nennen als weitere Kriterien für eine gerechte Gesellschaft eine faire und sinnvolle Beteiligung an der Entscheidungsfindung, die Anerkennung von Unterdrückung und Unterschieden in den betroffenen Gemeinschaften sowie die Fähigkeit der Menschen, soziale Güter in eine florierende Gemeinschaft umzuwandeln.

Die Klimagerechtigkeit, die mit der Umweltgerechtigkeit zusammenhängt, ist eine Anerkennung der Tatsache, dass der Klimawandel dazu führen kann, dass arme und ausgegrenzte Gemeinschaften unverhältnismäßig stark von den Umweltauswirkungen betroffen und verwundbar sind, insbesondere in Entwicklungsländern.

Gemeinden auf der ganzen Welt sind mit Umweltproblemen konfrontiert, darunter schlechte Luft- und Wasserqualität, der Anstieg des Meeresspiegels, extreme Hitze und vieles mehr. Marginalisierte Gemeinschaften, insbesondere in den ärmsten und anfälligsten Gebieten, tragen die Last dieser Herausforderungen.

Schaffung von Umweltgerechtigkeit - die Rolle der NASA

Durch die Bereitstellung eines vollständigen und offenen Zugangs zu den Daten, der Software und den Tools, die über das Earth Observing System Data and Information System (EOSDIS) der NASA verfügbar sind, stellt die Behörde sicher, dass jeder diese Ressourcen nutzen kann. Darüber hinaus dient das Sozioökonomische Daten- und Anwendungszentrum (SEDAC) der NASA als "Informations-Gateway" zwischen den sozioökonomischen und geowissenschaftlichen Daten- und Informationsbereichen und stellt leicht zu verwendende Daten in tabellarischer und räumlicher Form bereit, die aus NASA-Erdbeobachtungsdaten, Volkszählungsdaten und anderen staatlichen Datenquellen stammen. Diese integrierten Datensätze können genutzt werden, um ein besseres Verständnis von Umweltfragen zu ermöglichen und umweltpolitische Entscheidungen zu unterstützen, um eine faire und gleichberechtigte Behandlung von Gemeinschaften zu gewährleisten.

Neben bodengestützten Beobachtungen und Feldkampagnen setzt die NASA Sensoren an Bord von Satelliten und Flugzeugen ein, um Messungen über die Atmosphäre, die Ozeane, das Land und das Leben auf der Erde durchzuführen. In Verbindung mit sozioökonomischen Daten über Rasse, ethnische Zugehörigkeit, Armut und Gesundheit können diese Beobachtungen dazu beitragen, Umweltprobleme zu erkennen, die bestimmte Gemeinschaften unverhältnismäßig stark betreffen. Durch das NASA-Programm für angewandte Wissenschaften werden viele dieser Beobachtungen in Bemühungen zur Verbesserung der Umweltqualität in Gemeinden auf der ganzen Welt einbezogen. Die folgenden Anwendungsfälle zeigen, wie Erdbeobachtungen genutzt werden, um ungerechte Umweltbedingungen zu erkennen und Entscheidungsträgern bei deren Bewältigung zu helfen.

Tropische Wirbelstürme

Im September 2017 traf der Hurrikan Maria auf Puerto Rico und verwüstete die Insel. Maria war der drittteuerste Hurrikan in der Geschichte der USA, und die Insel spürt noch immer seine Auswirkungen. Starker Wind in Verbindung mit einer Sturmflut von 1,83 bis 2,75 m Höhe zerstörte Häuser und Geschäfte und überschwemmte viele Städte. Diese Zerstörung verursachte einen der längsten Stromausfälle in der Geschichte der USA. Ein unverhältnismäßig hoher Anteil der lang andauernden Stromausfälle trat in ländlichen Gemeinden auf.

Die NASA-Forscher nutzten Tag/Nacht-Band-Daten (DNB) der Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) an Bord des gemeinsamen NASA/NOAA-Satelliten Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP), Daten der NASA/USGS-Satellitenreihe Landsat und OpenStreetMap-Daten, um die Wiederherstellung der Stromversorgung auf der Insel zu überwachen. Außerdem wurden sozioökonomische Daten der von den Stromausfällen betroffenen Stadtteile mit den Satellitendaten verknüpft. Eine Analyse des Wissenschaftlers der Universities Space Research Association, Dr. Miguel Román, und seiner Kollegen ergab, dass in 41 % der ländlichen Gemeinden Puerto Ricos längere Stromausfälle zu verzeichnen waren, in den städtischen Gebieten dagegen nur in 29 %. In den sechs Monaten nach dem Hurrikan Maria waren die Einwohner Puerto Ricos schätzungsweise 3,9 Milliarden Stunden lang ohne Strom, wobei 61 % dieses Verlustes auf ländliche Gemeinden entfielen. Im bergigen Inselinneren waren einige Bewohner mehr als vier Monate lang ohne Strom. Erkunden Sie interaktiv die damalige Situation über diesen Link und vergleichen Sie VIIRS DNB-Bilder mit Hilfe des Portals NASA Worldview.

Meeresspiegelanstieg

Am Beispiel von Norfolk (Virginia) zeigt sich, dass ein unverhältnismäßig hoher Anteil der vom Meerespiegelanstieg betroffenen Gemeinden eine Bevölkerung aufweist, die hauptsächlich schwarz, einkommensschwach oder beides zugleich ist.

Der globale mittlere Meeresspiegel (global mean sea level, GMSL) steigt jährlich um etwa 3,4 Millimeter, eine Rate, die im letzten Jahrhundert in den meisten Regionen um 1-2 Millimeter pro Jahr zugenommen hat. Aufgrund von Wellen und Gezeiten ist es nicht möglich, den Anstieg des Meeresspiegels um einige Millimeter pro Jahr zu "sehen", wenn man nur auf den Ozean schaut. Die Küstengemeinden bekommen die Auswirkungen jedoch zu spüren, unter anderem durch Überschwemmungen, Erosion und Versalzung. Norfolk, VA, ist eine dieser Küstengemeinden. Norfolk, das den größten Marinestützpunkt der Welt beherbergt, ist eine von mehreren Gemeinden in der Region Hampton Roads in Virginia, die mehr als 1,8 Millionen Einwohner zählt. Nach Angaben der NOAA steigt der Meeresspiegel in der Region Hampton Roads um 4-5 mm pro Jahr, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass das Land in dieser Region sinkt.

Die Verknüpfung von Satellitendaten, wie z. B. Daten zur Höhe der Meeresoberfläche, die von den Satelliten TOPEX/Poseidon, Jason-1, Ocean Surface Topography Mission (OSTM)/Jason-2, Jason-3 und Sentinel-6 Michael Freilich erfasst wurden, mit sozioökonomischen Daten, wie z. B. Daten des U.S. Census Bureau, EPA und SEDAC (einschließlich Bevölkerungs- und U.S. Census-Statistiken zu Rasse und Armutsniveau), kann die Ungleichheit zwischen den betroffenen Gemeinden aufzeigen. Diese Daten aus verschiedenen Quellen können integriert werden, um Wissenschaftlern und Stadtmanagern die Möglichkeit zu geben, bei der Entscheidungsfindung über Schadensbegrenzungsstrategien sowohl die sozialen als auch die wissenschaftlichen Auswirkungen zu berücksichtigen.

Worldview mit Kombination sozioökonomischer Daten und Daten zu Anomalien der Meeresspiegelhöhe In der nebenstehenden (interaktiven) Worldview-Abbildung werden sozioökonomische Daten, die über SEDAC verfügbar sind, mit Daten zur Anomalie der Meeresspiegelhöhe kombiniert, um die hohe Bevölkerungsdichte der Region Hampton Roads und die anomal hohe Meeresspiegelhöhe aufzuzeigen. Die im Bild dargestellte Höhe der Meeresoberfläche wurde aus einer Kombination von Satellitenaltimetriedaten und historischen Messungen des Meeresspiegels durch Gezeitenpegel abgeleitet, um einen Datensatz für die Anomalie der Meeresoberfläche von 1950 bis 2009 zu erstellen. Zur Interaktivität auf Still-Grafik klicken. Dabei verlassen Sie das Lexikon und agieren auf der NASA-Seite. Quelle: NASA Earth Data

Verfügbarkeit von Wasser - Das Beispiel 'Navajo Nation'

Ein abgelegenes Gebiet, in dem die Bewirtschaftung der Wasserressourcen schwierig ist, ist die Navajo Nation, die sich über mehr als 70.000 Quadratkilometer (27.000 Quadratmeilen) im Norden Arizonas, im Süden Utahs und im Norden New Mexicos erstreckt (ein Gebiet, das in etwa so groß ist wie der US-Bundesstaat West Virginia). Das Reservat mit einer Bevölkerung von 173.667 Einwohnern (Volkszählung 2010) hat mit schweren Dürreperioden zu kämpfen, verbunden mit einem Mangel an heimischer Wasserinfrastruktur und wirtschaftlichen Ressourcen. Laut der Volkszählung von 2010 haben mindestens 70 000 Bewohner der Navajo Nation keinen Zugang zu Trinkwasser in ihren Häusern.

In Zusammenarbeit mit der Navajo Nation unterstützte NASA DEVELOP (Teil des NASA-Programms für angewandte Wissenschaften) die Entwicklung einer Computeranwendung namens Drought Severity Assessment Tool (DSAT). DSAT integriert Niederschlagsdaten der Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) der NASA und des gemeinsamen Global Precipitation Measurement (GPM) Core Observatory der NASA und der japanischen Luft- und Raumfahrtbehörde mit anderen Quellen, um den Verwaltern der Wasserressourcen der Navajo Nation reservatsweite historische Daten und Daten in nahezu Echtzeit über ihre Wasserressourcen zur Verfügung zu stellen. Das Tool berechnet den Standardniederschlagsindex (SPI), der auf der Grundlage eines 30-Jahres-Durchschnitts der Niederschläge berechnet wird und einen Hinweis darauf gibt, wie stark die Niederschläge in einem Gebiet von der Norm abweichen. Der SPI wird von den Wasserressourcenmanagern der Navajo Nation verwendet, um Gebiete im Reservat zu identifizieren, in denen eine Dürre herrscht, und um den Schweregrad dieser Dürre zu ermitteln. Diese Berichte bestimmen, wie die finanziellen Ressourcen der Navajo Nation zur Abschwächung der Dürre zugewiesen werden.

Drought Severity Assessment Tool (DSAT) mit dem Standard Precipitation Index (SPI) für die Navajo Nation DSAT-Karte mit sechsmonatigem SPI in der Navajo Nation für den Zeitraum vom 30. September 2019 bis zum 1. April 2020. Rote Bereiche zeigen Niederschläge unter dem langfristigen Durchschnitt an, blaue Bereiche zeigen Niederschläge über dem langfristigen Durchschnitt an. Quelle: NASA Earth Data

Das Western Water Applications Office der NASA setzt diese Bemühungen im Rahmen des Navajo Nation Drought Project fort. DSAT hat sich inzwischen zu einem robusteren Instrument entwickelt, dem Drought Severity Evaluation Tool (DSET). Neben den TRMM- und GPM-Daten umfasst DSET auch Daten von Landsat (Vegetationsindizes, Wasserindizes und Oberflächenreflexion) und dem Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord der NASA-Satelliten Terra und Aqua (Vegetationsindizes, Wasserindizes, Evapotranspiration, Landoberflächentemperatur und Oberflächenreflexion).

Extreme Hitze - Das Beispiel 'New York City'

Extreme Hitze in New York City - Die meisten hitzebedingten Todesfälle in New York City ereignen sich in Stadtvierteln mit hoher Armut und in historischen Stadtvierteln mit farbiger Bevölkerung.

Hitzewellen sind Perioden mit ungewöhnlich heißem (und möglicherweise feuchtem) Wetter, die jeweils einige Tage bis Wochen andauern. Nach Angaben des United States Global Change Research Program treten Hitzewellen in den Großstädten des Landes immer häufiger auf. Tatsächlich hat sich die Zahl der Hitzewellen pro Jahr in Großstädten zwischen 1960 und 2010 verdreifacht. Städtische Wärmeinseln spielen bei diesen extremen Hitzeereignissen eine Rolle. Städtische Wärmeinseln entstehen in Gebieten, die mehr undurchlässige Oberflächen (wie Gebäude und gepflasterte Flächen) und weniger natürliche Umgebungen (wie Parks und Freiflächen) enthalten. In städtischen Wärmeinseln sind die Oberflächentemperaturen am Tag und in der Nacht höher als in den umliegenden Gebieten, da diese undurchlässigen Oberflächen Wärme absorbieren und zurückhalten. Bei Hitzewellen kann dies zu einer größeren Zahl von hitzebedingten Erkrankungen und Todesfällen führen. Daten zur Oberflächentemperatur und zur Veränderung der Vegetation werden von einer Reihe satellitengestützter Sensoren erfasst, darunter MODIS, VIIRS und Instrumente an Bord der Landsat-Satelliten. Diese Daten können den Städten helfen, die Hitzebelastung für die Bewohner zu verringern, insbesondere in einem sich erwärmenden Klima.

New York City Temperature and Vegetation Temperatur- und Vegetationsbilder der fünf Stadtbezirke von New York City, die zeigen, wie Gebiete mit hoher Vegetation dazu beitragen können, die Auswirkungen der städtischen Wärmeinsel abzuschwächen. Linkes Bild: Karte mit einer Überlagerung von Temperaturen, die von warm (dunklere Farben) bis heiß (hellere Farben) reichen. Rechtes Bild: Karte mit einer Überlagerung der Vegetationsbedeckung, die von spärlich (hellere Farben) bis dicht (dunklere Farben) reicht. Beachten Sie, dass Gebiete mit dichterer Vegetation (wie das Rechteck, das Manhattans Central Park direkt über der Mitte beider Bilder anzeigt) kühler sind als die umliegenden bebauten Gebiete. Quelle: NASA Earth Observatory

Das NASA-Programm für Applied Sciences Health and Air Quality arbeitete mit Beamten und Wissenschaftlern des Staates New York zusammen, um festzustellen, ab wann hohe Temperaturen die menschliche Gesundheit im Staat New York beeinträchtigen. Die Ergebnisse zeigten, dass der Schwellenwert des Staates für die Warnung der Öffentlichkeit vor extremen Hitzeereignissen aktualisiert werden muss. "Unsere Untersuchungen ergaben, dass die mit der Temperatur verbundenen gesundheitlichen Auswirkungen in unserer Region bereits bei niedrigeren Temperaturen auftreten als die Kriterien des Nationalen Wetterdienstes, die auf Studien in heißeren Gebieten der USA beruhen", erklärte Dr. Tabassum Insaf, Forschungsleiter im Büro für Umwelt- und Arbeitsepidemiologie des New York State Department of Health.

Dr. Christian Braneon, ein Fernerkundungsspezialist am Goddard Institute for Space Studies der NASA und Co-Direktor des Environmental Justice and Climate Just Cities Network am Earth Institute der Columbia University, hat dieses Problem in New York City untersucht und eine deutliche Überschneidung zwischen farbigen Stadtvierteln und höheren Oberflächentemperaturen festgestellt. Dr. Braneon unterstreicht die Notwendigkeit, die Verteilung der Hitze in einem sozioökonomischen Zusammenhang zu sehen.

"Es ist kein Zufall, dass einige Stadtteile bei extremer Hitze unverhältnismäßig stark belastet sind", sagt Braneon. "Dies ist zumindest teilweise auf rassistische Maßnahmen in der Vergangenheit zurückzuführen, wie Segregation und Redlining, und so haben wir die großartige Möglichkeit, alle uns zur Verfügung stehenden Datensätze zu nutzen, um einige dieser Ungerechtigkeiten zu beseitigen und Gerechtigkeit zu schaffen." Braneon arbeitet mit Beamten der Stadt New York zusammen, um Strategien für die Bodenbedeckung zur Eindämmung der Hitze zu entwickeln.

Gesundheit und Luftqualität - Das Beispiel 'Washington D.C.'

Nach Angaben der Vereinten Nationen sterben jedes Jahr schätzungsweise sieben Millionen Menschen an Luftverschmutzung, was sie zu einem der größten umweltbedingten Gesundheitsrisiken unserer Zeit macht. Obwohl die Vorschriften in den USA die Luftqualität verbessert haben, gibt es in vielen Städten immer noch gesundheitliche Probleme aufgrund der Luftverschmutzung. Schwebstoffe mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger (als PM2,5 bezeichnet) können tief in die Lunge eindringen und Atemprobleme und andere gesundheitliche Probleme verursachen (zum Vergleich: ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 50 bis 70 Mikrometern). Die PM2,5-Werte in Washington, D.C., sind seit dem Jahr 2000 um etwa 50 % gesunken, doch die gesundheitlichen Vorteile sind nicht überall in der Stadt gleich.

In einer aktuellen Studie haben Forscher der George Washington University, der Regierung von Washington D.C., der Boston University, der Washington University in St. Louis und der Dalhousie University in Nova Scotia, Kanada, Gesundheitsdaten mit Daten zur Luftqualität verglichen, die von Instrumenten an Bord von NASA-Satelliten und Bodenstationen des Energie- und Umweltministeriums von Washington D.C. erfasst wurden. Das Forschungsteam fand heraus, dass die PM2,5-Belastung in Stadtteilen mit einem höheren Anteil farbiger Menschen sowie Bewohnern mit geringerem Haushaltseinkommen und niedrigerem Bildungsstand höher war.

Eine zusätzliche Belastung durch Luftverschmutzung Karte von Washington, D.C., mit Gebieten, die im Allgemeinen höhere PM2,5-bedingte Sterblichkeitsraten aufweisen. Erhöhte PM2,5-bedingte Sterblichkeitsraten korrelieren mit Gebieten mit einem höheren Anteil an schwarzen Einwohnern, wie z. B. dem südöstlichen Quadranten der Stadt (rechte Seite der Karte). Quelle: NASA Earth Observatory

Der PM2.5-Satellitendatensatz wurde unter Verwendung von Beobachtungen des Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord der Satelliten Terra und Aqua, des Multi-angle Imaging Spectroradiometer (MISR) an Bord von Terra und des Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWIFS) an Bord des Satelliten OrbView-2 (SeaStar) entwickelt. Sie bezogen auch Informationen aus dem Goddard Earth Observing System (GEOS)-Chem-Modell der NASA ein, einem globalen 3-D-Modell der Atmosphärenchemie. Die Forscher fanden heraus, dass die Raten für Lungenkrankheiten und Schlaganfälle im ärmeren südöstlichen Quadranten von D.C. fünfmal höher waren als im wohlhabenderen nordwestlichen Quadranten. Darüber hinaus waren die Raten für ischämische Herzkrankheiten, bei denen das Herz nicht genügend Blut und Sauerstoff erhält, neunmal höher und die Zahl der asthmabedingten Notaufnahmenbesuche war im südöstlichen Quadranten der Stadt 30-mal höher.