Sentinel-5p monitoring van NO2 boven Belgische gemeenten

Milieubeleid met het oog op een betere luchtkwaliteit (Air Quality, AQ) vereist een objectieve beoordeling van de reële effecten van historische, huidige en toekomstige wetgeving. Daartoe biedt het LEGO-BEL-AQ-systeem een AQ-monitoringdienst die is afgestemd op de verschillende wetgevende instanties in België, van federaal en regionaal tot gemeentelijk niveau. Deze dienst maakt synergetisch gebruik van waarnemingen van de internationale AQ-satellietconstellatie en van in-situ-metingen die door de Belgische Intergewestelijke Cel voor het Leefmilieu worden verzameld.

Synergetisch gebruik van ruimte- en oppervlakteobservaties voor de beoordeling van de effecten van milieubeleid op de luchtkwaliteit

De bewaking van - en rapportering over - de luchtkwaliteit (Air Quality, AQ) door de overheden in Europa is vandaag meestal gebaseerd op in-situ metingen van concentraties nabij het aardoppervlak, waarbij geografische gaten tussen de waarnemingen worden opgevuld met behulp van numerieke modellen die gebruik maken van (proxy's voor) emissieramingen.  

Tegenwoordig biedt een nieuwe constellatie van satellietinstrumenten op zowel zon-synchrone Low Earth Orbits (LEO) als in geostationaire banen (GEO) aanvullende perspectieven op AQ, typisch op 5 km-schaal: LEO-sondes zoals de Copernicus Sentinel-5(P)-serie brengen dagelijks de globale samenstelling van de atmosfeer in kaart, terwijl GEO-sondes zoals GEMS en de komende Sentinel-4-serie de dagcyclus van AQ kunnen observeren over het geografische gebied dat toegankelijk is vanuit hun geostationaire standpunt.

Om het gebruik van deze nieuwe generatie satelliet-AQ-gegevens door institutionele beleidsmakers en andere belanghebbenden te vergemakkelijken, ontwikkelen we in het Belgische federale onderzoeksproject LEGO-BEL-AQ een prototype van een informatiedienst voor satellietgebaseerde AQ-monitoring boven België.

Belangrijkste uitdagingen om het volledige potentieel van de AQ-satellietconstellatie te realiseren

Het project pakt wetenschappelijke uitdagingen aan die eigen zijn aan de beoogde toepassing:

  1. downscaling van de satellietgegevens naar de schaal van lage-emissiezones (LEZ) en emissiehaarden
  2. koppeling van de door een satelliet gemeten kolomhoeveelheden (grond tot tropopause) aan de concentraties aan de oppervlakte die daadwerkelijk leiden tot schadelijke gevolgen voor de gezondheid
  3. integratie van waarnemingen van meerdere LEO- en GEO-instrumenten in een synergetisch systeem voor de bewaking van de luchtkwaliteit

Pilootdienst: NO2-monitoring op maat voor Belgische gemeenten

Als een eerste toepassing laat de bijhorende figuur zien dat een passende combinatie van temporele aggregatie, gegevensfiltering en ruimtelijke oversampling van Sentinel-5P-gegevens NO2-kaarten met een resolutie van (bijna) 1 km kan opleveren, waardoor nu beleidsrelevante kenmerken van de NO2-verdeling op voorstedelijke schaal zichtbaar worden.

Uit vergelijkingen van de verbeterde NO2-kaarten met waarnemingen van de regionale autoriteiten aan de grond blijkt dat er een hoge correlatie bestaat op seizoens- en jaarschaal. Deze laatste kunnen dan worden vergeleken met door volksgezondheidsorganisaties aanbevolen maximale blootstellingsdrempels, zoals blijkt uit de NO2-kaart voor de Belgische gemeenten.

Troposferische NO2 boven Gent en omgeving
Troposferische NO2 boven Gent en omgeving op 1 km ruimtelijke resolutie voor de zomer van 2020, waarbij een interessant contrast tussen het stadscentrum (een LEZ) en de haven zichtbaar wordt. Geproduceerd in het kader van het LEGO-BEL-AQ project en gebaseerd op aangepaste Copernicus-gegevens (S5P-TROPOMI).