Développement de synergies entre observations spatiales et en surface de la qualité de l'air pour l’évaluation des politiques environnementales
En Belgique comme partout en Europe, le rapportage officielen matière de qualité de l'air et l’évaluation des politiques environnementales se fondent principalement sur les mesures de la concentration en surface des polluants réalisées par les réseaux régionaux d’observation. Les lacunes géographiques entre les stations de ces réseaux sont comblées approximativement par des simulations numériques partant de catalogues d'émissions théoriques des polluants.
Cependant, la mise en œuvre actuelle d’une constellation internationale coordonnée de satellites en orbite terrestre basse (LEO) et en orbite géostationnaire (GEO), tous à la résolution spatiale d’environ 4 km, ouvre la voie à une perspective plus complète sur la qualité de l’air: les sondeurs à défilement LEO, dont le satellite européen Sentinel-5p en opération depuis fin 2017, réalisent une cartographie globale quotidienne de la composition de l'atmosphère, tandis que les sondeurs géostationnaires GEO observent d’heure en heure le cycle diurne de la composition atmosphérique respectivement au-dessus de l’Asie du Sud-Est (satellite coréen GEMS, depuis 2020), de l’Amérique du Nord (satellite américain TEMPO, lancement en avril 2023) et de l’Europe (2 satellites Sentinel-4, premier lancement en 2025).
Afin de faciliter l’exploitation de cette nouvelle génération de données satellitaires par les services publics compétents en matière de politique environnementale et de santé publique, par le monde industriel et par la société civile, le projet de recherche fédéral belge LEGO-BEL-AQ développe un service de veille et d'information sur la qualité de l'air en Belgique.
Comment réaliser pleinement le potentiel de la constellation de sondeurs LEO et GEO ?
Le système d’analyse LEGO-BEL-AQ relève plusieurs défis scientifiques :
- déjà extraordinaire en soi, la résolution de 4 km des nouveaux satellites doit encore être réduite idéalement à moins d’1 km, afin de pouvoir cartographier les zones soumises à réglementation et identifier les points d’émission critiques (les hotspots) ;
- la concentration intégrée en colonne verticale des polluants, telle que mesurée depuis un satellite, doit être convertie en concentration en surface, c’est-à-dire, celle qui entraîne les effets néfastes sur la santé et l’environnement et qui est réglementée ;
- l’intégration synergistique d’observations prises depuis des orbites à défilement LEO et géostationnaire GEO nécessite le développement de protocoles et d’outils établissant leur interopérabilité.
Service pilote : Une veille du NO2 taillée sur mesure pour les communes belges
Grâce à l’agrégation spatiotemporelle, au filtrage multivarié et au suréchantillonnage des données du satellite Sentinel-5p TROPOMI, le système d’analyse LEGO-BEL-AQ génère des cartes de la colonne intégrée du NO2 sur l’ensemble de la Belgique à la résolution spatiale d’environ 1 km.
Ces cartes révèlent une multitude de détails utiles à l’analyse environnementale : y sont visibles la typologie urbaine (habitat, industries, grands parcs…), les zones de basses émissions (LEZ), les infrastructures (aéro)portuaires, les sites de production cimentière… L’ancrage des cartes satellitaires sur les observations en surface des réseaux régionaux permet ensuite de les confronter aux seuils de référence d'exposition annuelle fixés par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Il ne reste alors plus qu’à redécouper les résultats suivant les différentes entités administratives.
