Pour la première fois, scientifiques, en utilisant les données du satellite Copernicus Sentinel-5P, sont désormais capables de détecter les panaches de dioxyde d'azote provenant de navires individuels depuis l'espace. Cette image montre les modèles d'émission de dioxyde d'azote en rouge foncé au-dessus de la mer Méditerranée centrale le 2 juillet 2018. Crédit :contient des données Copernicus Sentinel modifiées (2018), traitées par Georgoulias et al.
Pour la première fois, scientifiques, en utilisant les données du satellite Copernicus Sentinel-5P, sont désormais capables de détecter les panaches de dioxyde d'azote provenant de navires individuels depuis l'espace.
Le transport maritime a un impact direct sur la qualité de l'air dans de nombreuses villes côtières. Les navires et navires commerciaux brûlent du carburant pour produire de l'énergie et émettent plusieurs types de pollution atmosphérique en tant que sous-produit, provoquant la dégradation de la qualité de l'air. Une étude antérieure a estimé que les émissions du transport maritime sont globalement responsables d'environ 400 000 décès prématurés dus au cancer du poumon et aux maladies cardiovasculaires, et 14 millions de cas d'asthme infantile chaque année.
Pour cette raison, au cours de la dernière décennie, des efforts pour élaborer des réglementations internationales sur les émissions du transport maritime sont en cours. Depuis janvier 2020, la teneur maximale en dioxyde de soufre des carburants des navires a été globalement réduite à 0,5 % (contre 3,5 %) dans un effort pour réduire la pollution de l'air et protéger la santé et l'environnement. On s'attend à ce que les émissions de dioxyde d'azote provenant du transport maritime soient également limitées au cours des prochaines années.
La surveillance des navires pour se conformer à ces réglementations est toujours un problème non résolu. L'océan ouvert couvre de vastes étendues, avec une capacité limitée ou inexistante pour effectuer des contrôles locaux. C'est là que les satellites, comme le satellite Copernicus Sentinel-5P, venir en pratique.
Pour la première fois, scientifiques, en utilisant les données du satellite Copernicus Sentinel-5P, sont désormais capables de détecter les panaches de dioxyde d'azote provenant de navires individuels depuis l'espace. L'image montre les modèles de dioxyde d'azote dans des conditions d'observation des reflets du soleil, ainsi que des champs de vent de 10 mètres issus des analyses du modèle opérationnel de l'ECMWF, et les emplacements des navires AIS des trois dernières heures avant, et jusqu'à, Temps de dépassement de Sentinel-5P. Des couleurs magenta foncées sont utilisées pour les positions des navires proches de l'heure de passage du satellite et des couleurs magenta plus vives pour les positions antérieures des navires. L'image B est un exemple des emplacements AIS originaux (points) et des emplacements de panache déplacés par le vent (croix) d'un navire (navire 6) au moment du passage supérieur de TROPOMI. L'image C est la même que l'image A mais pour les emplacements projetés des panaches déplacés par le vent des 40 navires d'une longueur supérieure à 200 m. Les navires sont numérotés en fonction de leurs niveaux de dioxyde d'azote. Des couleurs magenta foncées sont utilisées pour les panaches de navires émis près de l'heure de passage du satellite et des couleurs magenta plus vives pour les panaches de navires antérieurs. Crédit :contient des données Copernicus Sentinel modifiées (2018), traitées par Georgoulias et al.
Jusque récemment, les mesures satellitaires devaient être agrégées et moyennées sur des mois voire des années pour découvrir les voies de navigation, limiter l'utilisation des données satellitaires pour le contrôle et l'application de la réglementation. Seul l'effet combiné de tous les navires pouvait être vu, et uniquement le long des routes maritimes les plus fréquentées.
Dans un article récent, une équipe internationale de scientifiques de l'Institut météorologique royal des Pays-Bas (KNMI), Université de Wageningen, l'Inspection de l'Environnement Humain et des Transports du Ministère des Infrastructures et de la Gestion de l'Eau, l'Université Aristote de Thessalonique et l'Université des sciences et technologies de l'information de Nanjing, ont maintenant découvert des modèles dans des données satellitaires de « reflets solaires » auparavant inutilisées au-dessus de l'océan qui ressemblent fortement à des panaches d'émissions de navires.
Le reflet du soleil se produit lorsque la lumière du soleil se reflète sur la surface de l'océan sous le même angle qu'un capteur satellite le voit. Comme les surfaces d'eau sont irrégulières et inégales, la lumière du soleil est dispersée dans différentes directions, laissant des traînées de lumière floues dans les données.
Les algorithmes satellitaires ont tendance à confondre ces surfaces brillantes avec de la nébulosité, c'est pourquoi, pendant longtemps, le reflet du soleil était considéré comme une nuisance dans les mesures satellitaires. Différencier les nuages des autres surfaces réfléchissantes brillantes telles que la neige, nuages ou même les reflets du soleil sur la surface de l'océan s'est avéré difficile jusqu'à présent.
Motif de reflet du soleil tel qu'il apparaît dans les données satellitaires du satellite VIIRS le 2 juillet 2018. Les taches sombres au milieu du reflet du soleil sont des endroits où la surface de la mer est presque plate (absence de vagues de vent) et agit comme un véritable miroir, auquel cas l'effet reflet du soleil disparaît. Crédit :NASA
Dans une étude publiée l'année dernière, les scientifiques ont pu différencier la neige et la glace des nuages en mesurant la hauteur du nuage et en la comparant à l'altitude de la surface. Si la hauteur du nuage est suffisamment proche de la surface, il peut être considéré comme de la neige ou de la glace, plutôt que la couverture nuageuse.
En appliquant la même méthode pour les reflets du soleil sur les océans, l'équipe a pu facilement identifier et attribuer les émissions de navires individuels dans les mesures quotidiennes de Sentinel-5P.
Aris Georgoulias, de l'Université de Thessalonique, commenté, "En combinant ces mesures avec les informations de localisation du navire, et en tenant compte de l'effet des panaches d'émissions de vent soufflant loin des cheminées de fumée des navires, nous avons pu montrer que ces structures correspondaient presque parfaitement aux voies du navire."
"Pour l'instant, seulement les plus gros navires, ou plusieurs navires voyageant en convoi, sont visibles dans les mesures satellites, " ajouta Jos de Laat, de KNMI. "Les traces de navires de petits navires ne se sont jamais alignées sur ces structures de panache d'émission, à moins que leurs traces ne croisent celles de navires plus gros ou de grandes voies de navigation, ou un petit navire a voyagé dans une voie maritime très fréquentée."
Claus Zehner, Chef de mission Sentinel-5P de l'ESA, commenté, "Nous pensons que ces nouveaux résultats démontrent des possibilités passionnantes pour la surveillance des émissions des navires à l'appui de la réglementation environnementale depuis l'espace. Futures missions satellitaires prévues avec une résolution spatiale améliorée, par exemple les satellites Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxyde Monitoring, devrait permettre une meilleure caractérisation des panaches d'émissions de dioxyde d'azote des navires et, peut-être, détection de panaches de navires plus petits."
