Qualité de l'air et politiques environnementales, une affaire d’échelles
La qualité de l'air (QA) est déterminée par un ensemble de processus se déroulant à diverses échelles, des émissions ponctuelles et rapides de polluants au transport intercontinental à plus longue durée. Les réglementations édictées par les pouvoirs publics pour gérer la qualité de l'air dans leur domaine de compétence couvrent elles aussi diverses échelles géographiques et de temps. Jusqu'à présent, la veille de la qualité de l’air reposait principalement sur des mesures in situ de la concentration des polluants en surface, les écarts géographiques entre les observations étant comblés par de la modélisation numérique.
En orbite terrestre basse héliosynchrone (LEO), les sondeurs satellitaires de nouvelle génération - comme le sondeur Copernicus Sentinel-5p lancé en 2017 - fournissent désormais une cartographie mondiale quotidienne de la pollution atmosphérique à la résolution spatiale de 3 km.
Bientôt, des instruments semblables placés sur orbite géostationnaire (GEO) observeront heure par heure la variation diurne des émissions de polluants, des observations limitées au champ de vision géographique propre aux satellites géostationnaires : la composition atmosphérique européenne sera observée toutes les heures par les satellites Sentinel-4, tandis que d'autres sondeurs GEO pointeront vers l'Amérique du Nord et l'Asie du Sud-Est.
Comment réaliser le plein potentiel de la constellation des satellites pour la qualité de l'air
Pour réaliser le plein potentiel de la constellation internationale des satellites LEO et GEO en construction, et pour tailler sur mesure leurs observations pour les applications de qualité de l'air nécessitant des informations à diverses échelles, plusieurs défis doivent être relevés, entre autres :
- Extraire des données satellitaires à 3 km de résolution de l’information à l'échelle suburbaine (±1 km de résolution), afin de mieux observer l’effet de mesures environnementales comme l’entrée en vigueur de zones à basses émissions (LEZ) imposées dans plusieurs villes belges,
- Etablir la relation non triviale entre la colonne intégrée de polluant telle que mesurée par un satellite d’une part, et la concentration de surface mesurée par les réseaux in situ d’autre part,
- Combiner les différents points de vue LEO et GEO, dont la perception des détails atmosphériques et de surface peut différer drastiquement.
LEGO-BEL-AQ: Un système intégré LEO + GEO pour la veille de la qualité de l’air en Belgique
Financé par la Politique Scientifique Fédérale Belge (BELSPO) dans le cadre du programme BRAIN-Be 2.0, et développé en collaboration avec l'Agence Interrégionale de l'Environnement (CELINE), le projet pionnier LEGO-BEL-AQ (pour Low-Earth and Geostationary Observations of BELgian Air Quality, c’est-à-dire les observations en orbites terrestres basses et géostationnaires de la qualité de l'air en Belgique) étudie et développe les synergies potentielles entre les satellites Copernicus Sentinel de type LEO et GEO au-dessus de la Belgique. La finalité du système est de fournir une information intégrée sur la qualité de l’air en Belgique, de l’échelle nationale à l’échelle suburbaine, en soutien aux politiques environnementales belges.
La figure 1 illustre la capacité du système pour la région bruxelloise en montrant les contrastes en dioxyde d'azote (NO2) entre les étés 2019 et 2020. D'autres détails et illustrations sont disponibles sur le site web du projet LEGO-BEL-AQ à l'adresse https://lego-bel-aq.aeronomie.be.
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