NO2-camera, een combinatie van remote sensing en imaging

Soms ontwikkelen we nieuwe grondinstrumenten, geïnspireerd door ruimtetechnologieën. De NO2-camera is daar een voorbeeld van: deze is ontworpen voor de observatie van NO2 in industriële pluimen of boven stedelijke gebieden, maar komt voort uit de ALTIUS-satellietmissie. Wat onze NO2-camera zo speciaal maakt is de combinatie van zowel teledetectie als beeldvorming. Na een demonstratiefase is de belangstelling in de luchtkwaliteitsgemeenschap aan het toenemen en we hebben recent financiering gekregen van een door ESA geleid programma om de toegevoegde mogelijkheden van dit innovatieve instrument te demonstreren.

Van de ruimte naar het oppervlak van de Aarde

De ontwikkeling van ruimtetechnologieën leiden soms tot onverwachte toepassingen op aarde.

In dit geval leidde de betrokkenheid van het BIRA bij de ALTIUS-satellietmissie tot de ontwikkeling van een innovatief instrument waarmee we een nieuwe uitdaging konden aangaan. Deze keer wordt de technologie echter ingezet aan het oppervlak van de aarde om de uitstoot van NO2 in kaart te brengen. NO2 is een schadelijke stof voor de menselijke gezondheid en wordt gevormd tijdens verbrandingsprocessen.

Dit nieuwe instrument, dat de naam "NO2-camera" draagt, combineert beeldvorming met metingen op afstand. Het kan beelden maken van een scène (een industrieterrein of een stedelijk gebied), golflengte per golflengte. Door over een interessant deel van het lichtspectrum van de hemel heen en weer te bewegen, wordt een "hyperkubus" opgebouwd. Elke pixel wordt afzonderlijk verwerkt, zodat de NO2-hoeveelheid langs het pad van het licht dat deze pixel bereikte, kan worden bepaald. Op het niveau van het gehele beeld wordt zo het NO2-veld vastgelegd.

Diffuse NO2 boven de skyline

In 2016 toonde dit nieuwe instrument zijn mogelijkheden al aan door het in beeld brengen van de NO2-pluim die vrijkomt uit schoorstenen van elektriciteitscentrales (Dekemper et al. 2016). Recent gebruikten we het toestel ook in een stedelijke omgeving, waarbij de nadruk lag op de ruimtelijke en tijdsgebonden patronen van de diffuse NO2 boven de skyline van de stad. Een validatiecampagne waarbij we ook gebruikt maakten van een referentietoestel, dat geen beeldvormend instrument is, heeft zeer consistente resultaten opgeleverd.

Deze resultaten wekten de belangstelling van de wetenschappelijke gemeenschap die de luchtkwaliteit bewaakt. Het Europees Ruimteagentschap (ESA), dat niet alleen ruimtemissies uitvoert maar ook validatiemogelijkheden voor haar satellieten ontwikkelt, heeft de NO2-camera geselecteerd voor een demonstratiecampagne in 2023. Gedurende enkele weken zal het instrument naast meer conventionele apparatuur voor de bewaking van de luchtkwaliteit worden gebruikt om de toegevoegde waarde van onze spectrale beeldvormer te benadrukken.

Referentie

Dekemper, E., et al. (2016). The AOTF-based NO2 camera. Atmospheric Measurement Techniques, 9(12), 6025–6034. https://doi.org/10.5194/amt-9-6025-2016

NO2-observaties Ukkel
Het veld van NO2 (in kleur) zoals gemeten boven Brussel vanaf het dak van het KMI-gebouw in Ukkel.
NO2-observatie in de Europese wijk van Brussel
De NO2-concentratie in de stadslucht in de Europese wijk in Brussel.