La pollution de l'air vue d'un satellite...
Le NO2 est un polluant atmosphérique qui a des effets néfastes directs sur la santé humaine. De par son rôle dans la chimie atmosphérique, il est également un précurseur d'autres indicateurs clés de la qualité de l'air tels que l'ozone de surface (le "mauvais ozone") et les particules. Dans les zones urbaines des latitudes moyennes, le NO2 provient principalement:
- des moteurs à combustion
- de la production de chaleur et d'électricité à partir de combustibles fossiles
En utilisant son absorption dans le spectre visible, il est possible de détecter et quantifier le NO2 à distance. Cela se fait à partir du sol, d'avions ou de l'espace, en utilisant la technique dite DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy, ou spectroscopie d'absorption optique différentielle).
La méthode DOAS est utilisée pour produire des cartes globales quotidiennes de NO2 avec l'instrument TROPOMI à bord du satellite S5p. Ces cartes révèlent la distribution du NO2 à l'échelle mondiale, mais leur résolution spatiale est grossière (5.5 x 3.5 km2).
De plus, la calibration et la validation des mesures satellitaires sont essentiels pour optimiser la qualité des données et prendre des décisions éclairées afin d'améliorer la qualité de l'air.
... apparaît plus clairement depuis un avion
Dans le cadre de la validation de TROPOMI/S5P, l’IASB a développé un instrument compact, SWING. Cet appareil acquiert des spectres UV-visible au nadir, en balayant sous l’avion perpendiculairement à la direction du vol, selon le principe du « whiskbroom ».
Utilisant la même technique DOAS que TROPOMI, il produit également des cartes de NO2, mais avec une résolution typique de 150 m. SWING a été développé pour répondre aux exigences de poids et de volume des véhicules aériens sans pilote (UAV). Cette compacité facilite l'intégration dans des avions pilotés plus grands, éventuellement avec un ensemble d'autres instruments scientifiques.
Nous avons équipé plusieurs avions de recherche avec des instruments de type SWING développés en interne :
- un Cessna-207 et un motoplanneur de l'Université libre de Berlin (FUB, Allemagne)
- un Britten-Norman 2 de l'Institut national de recherche aérospatiale "Elie Carafoli" (INCAS, Roumanie)
En 2021 et 2022, l'ESA a soutenu les expériences SWING pour des cartographies aériennes régulières du NO2 au-dessus de Berlin (12 vols) et de Bucarest (18 vols). Cet ensemble de données unique couvre les quatre saisons.
Il est donc particulièrement précieux pour la validation de TROPOMI, mais aussi pour d'autres applications telles que la quantification du flux urbain de NO2, ce dernier variant considérablement au cours de l'année.
