Évaluation du produit TROPOMI NO2 à l'aide de campagnes aériennes récurrentes

2023-2024
Le projet SVANTE de l'ESA évalue la qualité des mesures de dioxyde d’azote (NO2) troposphérique réalisées par TROPOMI grâce à des campagnes aériennes récurrentes utilisant l'imageur hyperspectral SWING. Ces vols de validation sont menés au-dessus de Berlin et Bucarest depuis 2021, en synchronisation avec les passages de TROPOMI. Les données collectées couvrent diverses conditions, ce qui aide à évaluer la précision des mesures satellitaires.

Le projet développe également des outils d'analyse harmonisés pour les mesures aériennes, garantissant la cohérence des résultats et préparant la validation des futures missions atmosphériques, comme Sentinel-5 et Sentinel-4.

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Contrôler la qualité de l'air, le climat et l'ozone

Lancée le 13 octobre 2017, la mission Sentinel-5p/TROPOMI est une composante essentielle du programme Copernicus de l'ESA. Elle a pour mission de surveiller la qualité de l'air, le climat et l'ozone. L'un de ses principaux produits est le dioxyde d'azote troposphérique (NO2), un polluant atmosphérique important qui affecte à la fois la santé humaine et l'environnement

Campagnes aéroportées pour la validation de TROPOMI

Pour valider les données NO2 de TROPOMI, une série de 27 campagnes aériennes ont été menées depuis 2021 dans le cadre du projet SVANTE de l'ESA. Ces campagnes permettent de collecter des mesures indépendantes et de les comparer aux données satellitaires afin de d’évaluer la précision du produit.

Pour ces campagnes, l’IASB a monté son imageur hyperspectral SWING sur différents avions: un Cessna T207A de la FUB survolant Berlin (Allemagne) et un BN-2 de l'INCAS déployé à Bucarest (Roumanie). Les vols couvrent typiquement 10 à 35 pixels de TROPOMI, capturant la distribution horizontale du NO2 dans ces zones urbaines et industrielles. 

Un ensemble complet de données et d'outils de validation

L'une des principales caractéristiques de ces efforts de validation est la nature récurrente des campagnes aéroportées. Cela permet de disposer d'un ensemble de données statistiques robustes couvrant des conditions géophysiques et météorologiques variables, ce qui accroît la fiabilité du processus de validation.

Pour garantir la cohérence et la précision des résultats de la validation, un format de données standardisé a été développé, ainsi qu'un processeur centralisé et des outils harmonisés pour le traitement et la comparaison. Ces outils permettent de s'assurer que les résultats sont comparables entre les différents ensembles de données, ce qui améliore la précision du processus de validation.

Impact et orientations futures

Les résultats des campagnes de validation effectuées sont non seulement cruciaux pour évaluer la précision actuelle des données NO2 de TROPOMI, mais aussi en vue des futures missions atmosphériques. Les stratégies de validation, les outils et les ensembles de données développés au cours de ces campagnes peuvent être étendus aux prochaines missions telles que Sentinel-5 et Sentinel-4, ainsi qu'à d'autres instruments d'imagerie.

L'objectif à long terme est de fournir un cadre de validation complet et indépendant qui puisse être utilisé à l'échelle mondiale pour surveiller la pollution atmosphérique et améliorer la gestion de l'environnement. En évaluant et en améliorant la qualité des produits satellitaires relatifs à la qualité de l'air, ces efforts contribuent à une meilleure compréhension et à une atténuation de l'impact de la pollution atmosphérique sur la santé et l'environnement.

Vol SWING au-dessus de Bucarest, Roumanie. Cartographie de la distribution horizontale du NO2 pendant le passage de TROPOMI le 28 mars 2022. Les points blancs indiquent les sources d’émission ponctuelles connues provenant de l'inventaire E-PRTR. Leur taille correspond à la quantité d'émissions déclarées.

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Figure 2 caption (legend)

Vol SWING au-dessus de Bucarest, Roumanie. Cartographie de la distribution horizontale du NO2 pendant le passage de TROPOMI le 28 mars 2022. Les points blancs indiquent les sources d’émission ponctuelles connues provenant de l'inventaire E-PRTR. Leur taille correspond à la quantité d'émissions déclarées.

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Figure 2. SWING sur l'avion INCAS BN-2.

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Validation du produit Sentinel-5P/TROPOMI NO2 basé sur un ensemble de 16 vols SWING au-dessus de Bucarest (Roumanie) et 11 vols au-dessus de Berlin (Allemagne). Chaque point correspond à la comparaison entre un pixel TROPOMI et un ensemble de pixels SWING moyennés en tenant compte de contraintes spatio-temporelles bien définies.