Het monitoren van de impact van natuurbranden op de luchtkwaliteit met Sentinel-5P
Hoewel natuurbranden een natuurlijk fenomeen zijn, zijn ze de afgelopen jaren vaak bijzonder hevig en veroorzaken ze grote emissies die aanzienlijke gevolgen hebben voor ons milieu en de volksgezondheid. Het jaar 2023 is daarop geen uitzondering, met hevige bosbranden in verschillende Zuid-Europese landen, Canada, de Verenigde Staten en Hawaï. Sentinel-5P TROPOMI-satellietgegevens stellen ons in staat de luchtkwaliteit op wereldschaal te monitoren. Ontdek meer over de luchtkwaliteitsgegevens die beschikbaar zijn via Terrascope om bijvoorbeeld giftige gassen te detecteren zoals formaldehyde tijdens de bosbranden in Canada.
De impact van grote natuurbranden in kaart brengen
Grote bosbranden veroorzaken een enorme verwoesting van natuurlijke gebieden en woongebieden. Ze verwoesten zowel het menselijk als het dierenleven. Naast de onmiddellijke vernietiging van de omgeving, veroorzaken bosbranden ook een grote uitstoot die aanzienlijke gevolgen heeft op de luchtkwaliteit, waarbij gassen en aerosolen zoals koolmonoxide en formaldehyde vrijkomen. Deze emissies kunnen zich over duizenden kilometers verspreiden, met aanzienljke gevolgen voor ons milieu en de volksgezondheid. Het is bekend dat verschillende van deze gasvormige componenten, wanneer ze in grote concentraties aanwezig zijn, gezondheidsrisico’s met zich meebrengen in de vorm van ademhalingsproblemen voor mens en dier.
In 2019 en 2020 trokken branden in Californië en Australië de aandacht omwille van hun uitzonderlijke duur en intensiteit. Het jaar 2023 is daarop geen uitzondering, met intense bosbranden over de hele wereld die tonnen koolstofdioxide in de atmosfeer uitstootten, wat ernstige gezondheids- en milieurisico’s met zich meebrengt. Het monitoren en beperken van de gevolgen van bosbranden is een complexe uitdaging waarbij satellietgegevens bijzonder waardevol zijn om de luchtkwaliteit op grote schaal te monitoren en de noodzakelijke metingen te doen die cruciaal zijn om de gevolgen te beperken. Met behulp van spectroscopische technieken kunnen satellietsensoren de dichtheid bepalen van gassoorten die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog en reguliere camera’s op het aardoppervlak en in de ruimte. Deze metingen spelen een cruciale rol bij het beoordelen van de ontstaans-, verspreidings- en vernietigingsdetails van deze uitgestoten gassen.
Sentinel-5P satellietbeelden voor luchtkwaliteitsgegevens
Sentinel-5P TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument) is een geavanceerde satellietsensor die gegevens van hoge kwaliteit levert om de luchtkwaliteit op wereldschaal te monitoren. Met een uitzonderlijke nauwkeurigheid (resolutie van 3.5×5.5 km2) en wereldwijde dekking, biedt TROPOMI uiterst waardevolle gegevens om de impact van grote bosbranden op onze luchtkwaliteit te beoordelen en tijdig waarschuwingen te geven om de volksgezondheid te beschermen. Terrascope biedt een reeks Sentinel-5P-luchtkwaliteitsgegevens om een reeks atmosferische gassoorten te monitoren, zelfs wanneer deze worden uitgestoten door gematigde bosbranden.
Deze gegevens worden aangeboden in samenwerking met het Belgisch Koninklijk Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA-IASB), het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) en VITO Remote Sensing, en aangeboden via de diensten van Terrascope. Gebruikers kunnen eenvoudig hun interessegebied opzoeken, gebieden in de tijd vergelijken, gegevens downloaden of de gegevens in verschillende verwerkingsketens integreren.
Terrascope biedt verschillende dataproducten die zijn afgeleid van Sentinel-5P TROPOMI, waaronder gerasterde dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse luchtkwaliteitskaarten.
- stikstofdioxide (NO2, grotendeels afkomstig van verkeer, industriële processen en branden)
- koolstofmonoxide (CO, afkomstig van onvolledige verbrandingsprocessen)
- formaldehyde (HCHO, aangemaakt bij fotochemische afbraakprocessen van organische moleculen)
- methaan (CH4)
Naast tijdige waarschuwingen zijn deze dataproducten ook bijzonder waardevol om de langetermijngevolgen van natuurbrandgerelateerde vervuiling voor lokale ecosystemen en klimaatverandering te beoordelen.
Terrascope-animatie van Sentinel-5P formaldehyde (dagelijks gemiddelde HCHO) op wereldschaal tussen mei en augustus 2023. © Terrascope 2023
Formaldehyde en koolmonoxidemeting tijdens de Canadese bosbranden
Het natuurbrandseizoen 2023 was bijzonder intens, met grote en intense bosbranden over de hele wereld. Canada heeft onder andere te maken gehad met enkele verwoestende bosbranden. Uitzonderlijke hitte en droge omstandigheden, gecombineerd met wijd verspreide blikseminslagen, veroorzaakten enkele van de ergste branden in de Canadese geschiedenis. Diverse regio’s werden getroffen met uiteraard ook een grote impact op de luchtkwaliteit. Volgens de mondiale voorspellingen en analyses van CAMS hebben deze bosbranden ertoe geleid dat de totale geschatte CO2-uitstoot voor 2023 bijna 410 megaton bedraagt.
Hoewel de levensduur van CO-moleculen veel langer is dan die van HCHO, waardoor CO-monitoring over duizenden kilometers mogelijk is, waren de formaldehydeconcentraties afkomstig van de Canadese branden (zie bovenstaande animatie) soms zo hoog dat de HCHO-pluimen gevolgd kon worden terwijl ze helemaal zuidwaarts, de Verenigde Staten in gingen. Dit was bijvoorbeeld duidelijk het geval begin juni, toen grote hoeveelheden giftige gassen en aërosoldeeltjes het oostelijke kustgebied van de VS bedekten en de zichtbaarheid sterk verminderden, zoals in New York City.
De TROPOMI-animaties benadrukken de relevantie van het gebruik van satellietgegevens bij het monitoren van natuurrampen zoals bosbranden. Waar het monitoren van koolmonoxide helpt bij een snelle beoordeling van de verspreiding van de giftige dampen, is formaldehyde een betere indicator om bronnen te lokaliseren. Door giftige gassen goed te monitoren, kan men veel sneller acties ondernemen.
Deze hoogwaardige dataproducten zijn interessant voor verschillende gebruikers en toepassingen:
- overheidsinstanties
- Internationale organisaties
- onderzoeksinstellingen
- beleidsmakers
- weersvoorspellingen
- klimaatwetenschappers
- gezondheidsautoriteiten
- landbouwsector
- studenten
- burgers
- …
Cijfers
6,118
In september 2023 hadden ruim 6.000 branden al 173.598 vierkante kilometer verbrand, ruim zes keer het langetermijngemiddelde voor die tijd van het jaar.
410
Bijna 410 megaton CO2-uitstoot werd uitgestoten door de Canadese bosbranden.
sinds
Terrascope biedt sedert mei 2018 wereldwijde, dagelijkse HCHO-kaarten aan. Maandelijkse gemiddelden gaan terug tot juni 2018 en jaarlijkse gemiddelden tot 2019.
Deze Sentinel-2-beelden tonen de verspreiding van natuurbranden in Donnie Creek, Canada. Op de afbeelding van 28 april 2023 is er nog geen sprake van een natuurbrand. Op de andere twee beelden, een maand later, kun je het begin van de natuurbrand zien (16 mei) en hoe snel deze zich in twee dagen tijd (18 mei) verspreidde. Deze beelden worden geproduceerd en gedeeld door het Copernicus Data Space Ecosystem.
Producten en diensten
Stikstofdioxide
Terrascope biedt toegang tot de dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse gemiddelde hoeveelheid stikstofdioxide (NO2), grotendeels het gevolg van verkeer, industriële processen en branden.
Koolmonoxide
Toegang tot dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse koolmonoxidegegevens (CO, onvolledige verbrandingsprocessen).
Formaldehyde
De gemiddelde hoeveelheid Formaldehyde (HCHO), die ontstaat bij de fotochemische afbraakprocessen van organische moleculen, is een goede indicator om de bron van giftige dampen te lokaliseren.
Deze case werd gepubliceerd in samenwerking met
Jeroen Van Gent - BIRA-IASB.
