SENSA - Suivi des sources d’Emissions d’oxydes d’azote à partir de données SAtellites

Olivier Sanchez (AIRPARIF - ASS GESTION RESEAU MESUR POLLUT ATMOSPH)

• CNRS - CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
• SCIENCE PARTNERS
• URCA - UNIVERSITE DE REIMS CHAMPAGNE-ARDENNE
• UVSQ - UNIVERSITE DE VERSAILLES-SAINT-QUENTIN-EN-YVELINES

Le dioxyde d'azote (NO2) est un des principaux polluants atmosphériques, et est responsable en 2017 de 70 000 décès prématurés en Europe, dont 7 500 en France (AEE, 2019). Il est émis directement dans l'atmosphère ou produit par l'oxydation du monoxyde d'azote (NO), et les oxydes d'azote (NOx), qui regroupent le monoxyde et le dioxyde d'azote, sont produits par les activités de combustion, notamment par le trafic routier. Les émissions d’oxydes d’azote sont suivies dans les inventaires des émissions et en 2018, Airparif estime que les contributions des secteurs du trafic routier, de l'industrie (dont les centrales de production d'énergie) et résidentiel-tertiaire sont respectivement de 53%, 13% et 17% en région Ile-de-France.

En mars 2020, suite à la mise en place des mesures de confinement en France et dans le monde, les publications de l’Agence Spatiale Européenne ont montré la capacité des instruments d’observation satellite, et plus particulièrement de l’instrument TROPOMI à bord du satellite Sentinel 5P du programme COPERNICUS (Veefkind et al., 2012) à caractériser qualitativement les fortes réductions dans les concentrations de dioxyde d’azote liées à la baisse des émissions.

Cet instrument à haute-résolution spatiale et dont la précision d’observation des gaz à l’état de traces est inégalée par les autres missions d’observation de l’atmosphère permet de générer quotidiennement pour une ville donnée des images de colonnes de NO2 à une résolution spatiale de 5,6 km x 3,6 km (depuis 2019) sur une large bande. Associées à des modélisations de la chimie de l’atmosphère et des techniques de modélisation inverse, ces images peuvent être utilisées pour quantifier les émissions (Lorente et al., 2019).
Malgré leur plus faible résolution, les données OMI à bord du satellite Aura couvrent une période bien plus étendue (depuis 2004) et permettent de détecter le signal de zones urbaines denses comme l’agglomération parisienne (Fortems-Cheiney et al. 2021).

Le projet SENSA proposé ici vise à construire un système intégré de suivi des émissions de NOX de la ville de Paris et de la région Ile-de-France sur le long-terme, en exploitant l'imagerie satellitaire des colonnes troposphériques de NO2. Ce système opérationnel s'appuiera sur l'inventaire haute résolution des émissions de NOX mis à jour régulièrement par Airparif pour la région Ile-de-France, les données satellites COPERNICUS de NO2, et les mesures de NOX du réseau de référence au sol d'Airparif. Il permettra à Airparif de suivre les émissions de NOX par grand secteur d’activité en temps quasi-réel et à une résolution temporelle fine (annuelle, trimestrielle voire mensuelle), ce que les inventaires des émissions exhaustifs de type bottom-up actuels ne permettent pas de faire.

Ces données uniques permettront d’alimenter une mise à jour en temps quasi-réel de l’inventaire régional des émissions de polluants atmosphériques et surtout d’évaluer l’impact des politiques publiques (dont notamment celles mises en oeuvre dans le cadre des Plan Climat Energie Territoire (PCAET)) sur l’évolution des émissions de NOX.

L'Ile-de-France constitue le cadre parfait pour une mise en oeuvre d'un système de suivi des émissions de NOX à partir de l’exploitation des images satellites. La taille de l’agglomération et la densité d’émissions associée constitue l’environnement idéal pour analyser et exploiter la signature de la distribution spatiale des émissions dans les cartographies issues des observations par satellite. De plus, la présence d'Airparif permettra de disposer des données de concentration atmosphérique du réseau de mesures de référence dont la couverture spatiale est optimale sur la région, associées aux données modélisées issues de la plate-forme de modélisation de la qualité de l’air ESMERALDA. 

Une évaluation de la transférabilité du système intégré élaboré au sein du projet SENSA sera faite en vue de sa potentielle industrialisation et de son déploiement sur d’autres régions et en particulier sur des métropoles de pays en voie de développement où la connaissance des émissions de NOX reste partielle.

Date de fin de projet

Mars 2027

• Ile-de-France
• Paris