Stikstofdioxide meten vanuit de ruimte
Sentinel-5P TROPOMI is een satellietinstrument dat is ontworpen om atmosferische gassen en luchtverontreiniging te observeren en te bewaken. Het detecteert dagelijks wereldwijde de NO2 op voorstedelijke schaal, wat onder meer resulteert in verbeterde luchtkwaliteitsmodellering.
Monitoring van luchtverontreiniging
Luchtverontreiniging is een groot maatschappelijk probleem in de dichtbevolkte en geïndustrialiseerde Benelux landen. Een recent rapport van het Europees Milieuagentschap (EEA) toont aan dat in Europa jaarlijks tot ongeveer 400.000 mensen overlijden aan de directe en indirecte gevolgen van luchtverontreiniging en dat het risico op ademhalingsproblemen en hart- en vaatziekten verhoogt.
De vermindering van luchtverontreiniging vraagt om een geïntegreerde aanpak met daarin een rol voor:
-
Inventarisatie van emissies
-
Grond- en satellietmetingen
-
Computermodellering
Dagelijkse en globale detectie van NO2 op voorstedelijke schaal
Monitoring van stikstofdioxide vanuit de ruimte
Een van de belangrijkste vervuilende gassen is stikstofdioxide (NO2). Het is een reactief gas, dat een rol speelt in de vorming van fijnstof en ozon (O3) en bij veel mensen ademhalingsproblemen veroorzaakt. NO2 wordt voornamelijk geproduceerd tijdens verbrandingsprocessen in verkeer en industrie en is daarom een indicator van menselijke economische activiteit. In de natuurlijke leefomgeving leidt het neerslaan van NO2 tot reductie van de biodiversiteit. Het Tropospheric Ozone Monitoring Instrument (TROPOMI) meet sinds oktober 2017 vanuit de ruimte de concentraties van verschillende atmosferische gassen, waaronder ook NO2. Deze dagelijkse metingen maken het mogelijk om emissiebronnen te identificeren en in de tijd op te volgen.
Copernicus Sentinel-5P TROPOMI
TROPOMI is gelanceerd in oktober 2017 aan boord van de Sentinel-5P-satelliet. Sentinel-5P is de eerste in een reeks satellieten die in het kader van Copernicus, het aardobservatieprogramma van de Europese Commissie, ontworpen zijn om de atmosferische samenstelling te monitoren. TROPOMI detecteert dagelijks wereldwijd de luchtverontreiniging met een ruimtelijk onderscheid op stadsdeelniveau (3.5 × 5.5 km2).
Met deze metingen wordt waardevolle informatie over de concentratie van vervuilende gassen boven stedelijk en industrieel gebied verkregen, evenals een duidelijk overzicht van de distributie van NO2 in de hele Benelux. Deze kaart geeft een voorbeeld van de dagelijkse NO2 observaties. De NO2 wordt door een noordoostenwind stroomafwaarts van stedelijke vervuilingsgebieden getransporteerd, alsook van de Ruhr- en Rotterdamse industriegebieden.
Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) heeft recent een methode ontwikkeld om de TROPOMI-metingen te vertalen naar gemiddelde concentraties op dagelijkse tot maandelijkse tijdschalen. Deze wereldwijde beelden met gemiddelde luchtvervuilingsconcentraties zijn binnenkort ook beschikbaar via Terrascope.
Dagelijkse en maandelijkse NO2 kaarten op globale schaal
Geïntegreerde aanpak: satellieten, vliegtuigen en luchtkwaliteitsmodellen
Om NO2-concentraties op een nog fijnere ruimtelijke schaal vast te stellen en om metingen van de luchtkwaliteit per satelliet te verbeteren, zijn vliegtuigmetingen uitgevoerd. In het project Belgian Urban NO2 Monitoring Based on APEX remote sensing (BUMBA, gefinancierd door het Federaal Wetenschapsbeleid), hebben BIRA-IASB, VITO Remote Sensing en IRCEL-CELINE vluchten uitgevoerd over Antwerpen, Brussel en Luik om de NO2-concentratie te meten. Deze metingen werden uitgevoerd met behulp van het hyperspectraal meetinstrument APEX (Airborne Prism Experiment).
Een voorbeeld van deze vliegtuig NO2-metingen wordt getoond in deze figuur. Het toont aan dat vliegtuigwaarnemingen mogelijk waarde toevoegen aan de interpretatie van satellietwaarnemingen en een verfijnde identificatie van industriële NO2-bronnen mogelijk maken. Vliegtuigmetingen zijn echter arbeidsintensief en prijzig, wat de dagelijkse dekking over grote gebieden beperkt, in tegenstelling tot de TROPOMI-metingen.
Zowel satelliet- als vliegtuigmetingen worden in toenemende mate gebruikt voor de verbetering van luchtkwaliteitsverwachtingen, zoals bijvoorbeeld in het Belgische luchtkwaliteitsmodel ATMOSYS/RIO-IFDM. Alle satellietdata binnen het Copernicus programma zijn gratis beschikbaar, onder andere via de Sentinel Hub van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA), maar vanaf de zomer 2020 ook via de Terrascope Viewer.
Deze case is gepubliceerd in samenwerking met BIRA-IASB.
