A research team from the Max Planck Institute for Chemistry in Mainz and Heidelberg University has, for the first time, used the German environmental satellite EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) to simultaneously detect the two key air pollutants carbon dioxide (CO2) et le dioxyde d'azote (non2) Dans les panaches d'émission des centrales électriques – avec une résolution spatiale sans précédent de seulement 30 mètres.
La méthode nouvellement développée permet le suivi des émissions industrielles de l'espace avec une grande précision et permet d'analyser en détail les processus atmosphériques. Les résultats ont été publiés dans la revue Lettres de recherche environnementale.
Dioxyde de carbone (CO2) et les oxydes d'azote (nonx) sont parmi les polluants atmosphériques anthropiques les plus importants – avec des conséquences sur le climat, la santé et la qualité de l'air. Les mesures par satellite sont considérées comme un outil clé pour la surveillance indépendante des émissions. Auparavant, cependant, ils étaient soumis à des limites importantes: de nombreux capteurs ont des résolutions spatiales qui sont trop grossières pour détecter de manière fiable des sources d'émissions isolées telles que les centrales électriques.
Les processus atmosphériques – comme les nuages, ou la réaction chimique des oxydes d'azote – compliquent également l'interprétation des données. Dans le cas de CO2les valeurs de fond élevé masquent souvent les signaux d'émission relativement faibles.
Comme non2 et CO2 sont émis ensemble, non2 Les mesures sont souvent utilisées pour estimer le CO2 émissions basées sur des ratios d'émission connus. Jusqu'à présent, cependant, aucun instrument ne peut détecter les deux gaz simultanément avec une résolution spatiale élevée.
La méthode maintenant présentée comble cet écart: pour la première fois, les deux gaz peuvent être mesurés simultanément et avec une résolution élevée directement au-dessus des sources d'émission – et leur rapport avec précision. Cela ouvre la porte à une surveillance des émissions par satellite plus transparente et plus indépendante.
ENMAP: perspectives à haute résolution
Des gaz traces atmosphériques tels que le CO₂ Et non₂ Laissez des modèles d'absorption caractéristiques au soleil, qui peuvent être détectés à l'aide de spectromètres. Les instruments avec une résolution spectrale très élevée sont généralement utilisés pour les mesures par satellite. Ils peuvent analyser les structures d'absorption fine des gaz dans la lumière du soleil réfléchie, mais n'obtiennent généralement qu'une résolution spatiale de 3 à 5 kilomètres.
En revanche, l'encolle satellite d'observation de la Terre allemande a été initialement conçue pour la télédétection des surfaces terrestres. Il fournit à l'image un niveau exceptionnellement élevé de détails spatiaux de 30 x 30 mètres, mais a une résolution spectrale relativement faible.
La nouvelle étude démontre désormais que – à la consultation des hypothèses précédentes – des mesures fiables des gaz traces sont possibles même avec un instrument non spécialement conçu pour l'observation atmosphérique.
« En utilisant les données ENMAP, nous avons pu déterminer la distribution de CO2 Et non2 Dans les panaches d'émission des centrales électriques individuelles – par exemple des usines en Arabie saoudite et dans la région sud-africaine de Highveld, l'une des plus grandes hotspots d'émission au monde « , explique Christian Borger, premier auteur de l'étude et, jusqu'à récemment, un chercheur postdoctoral dans le Centre européen de la MAX Planck. Bonn.
De la mesure à l'application
Cela signifie que le satellite ENMAP peut être utilisé pour déterminer le CO2 Et nonx Émissions des centrales individuelles simultanément et à haute résolution. De plus, nonx/CO2 Les rapports peuvent en dériver, ce qui permet de tirer des conclusions sur la technologie, l'efficacité et le mode de fonctionnement des systèmes. À l'avenir, de tels ratios pourraient être utilisés pour estimer le CO2 émissions uniquement sur la base de non2 données.
Les données offrent également de nouvelles perspectives sur la conversion chimique du non à non2 Dans les panaches d'émission. Jusqu'à présent, ce processus central de la chimie atmosphérique ne pouvait être étudié que par des campagnes de mesure des avions complexes. L'utilisation des données par satellite présente des avantages majeurs dans ce contexte car il permet la détection mondiale, cohérente et comparable des émissions de polluants industriels.
« Notre étude montre comment les satellites à forte résolution spatiale peuvent contribuer à la surveillance ciblée des émissions industrielles à l'avenir – en plus de missions à grande échelle telles que le CO européen2M Satellite, « Résume le chef de groupe Thomas Wagner. Le satellite environnemental ENMAP ouvre de nouvelles perspectives pour un système de surveillance mondial basé sur satellite pour les polluants atmosphériques et les gaz à effet de serre.
