Multi-spectral Inversion Algorithm for the retrieval of SO2 from satellite observations

 

La qualité de l'air et sa surveillance sont des préoccupations majeures de notre société à cause des coûts très importants en termes de santé publique.Il est estimé qu’environ400000 morts prématurées par an en Europe peuvent être liésaux fortes concentrations de polluants particulaires, comme les aérosols de basse troposphère (aussi connus, en anglais, comme PM – ParticulateMatter). Une fraction importante de PM, surtout dans un environnement urbain, n'est pas émise en tant que telle mais formée à partir d'émissions de polluants gazeux comme le dioxyde de soufre (SO2).L’observation spatiale du SO2 est, en principe, un outil très puissant pour la surveillance de ce précurseur de PM de l’échelle régionale à globale, l’identification des sources et la quantification de leurs flux d’émission en atmosphère.  

 

Aujourd’hui, l’observation spatiale du SO2 est basé sur deux méthodes indépendantes, exploitant à la fois :
•    ses bandes d’absorption dans l’ultraviolet (UV), aux longueurs d’onde supérieures à 360;
•    ses bandes d’absorption dans l'infrarouge thermique (TIR), notamment les bandes roto-vibrationnelles de symmetric stretchu1 et anti-symmetric stretchu3 autour de 1200 et 1350 cm-1 mais aussi la plus faible bande de combinaison u1 + u3 autour de 2400 cm-1.
Néanmoins, les observations dans l’UV et le TIR ne contiennent qu’une information très limitée sur la distribution verticale du SO2 (e.g., Theys et al, 2013). Les observations dans l'UV ont un maximum de sensibilité de la troposphère libre jusqu'à la stratosphère et les observations dans le TIR sont uniquement sensibles à la haute-troposphère—basse stratosphère. La cible de ce projet de recherche est l'amélioration de l'observation satellitaire du SO2, à travers la première synergie des observations dans les domaines spectraux de l'ultraviolet et de l'infrarouge, couplant les mesures des capteurs IASI et GOME-2 (embarqués dans la même suite de plateformes satellitaires Met-Op A, B et C).

 

Retombées scientifiques
Cette nouvelle méthode d’exploitation de données satellitaires sera la première méthode pour l'observation du polluant atmosphérique SO2, à travers le couplage de l'information spectrale dans l'ultraviolet et l'infrarouge.
L'apport spécifique du couplage UV+TIR pour la restitution du SO2 sera principalement d'améliorer la sensibilité verticale des observations, exploitant la sensibilité des observations mono-spectrales, dans l'UV et dans le TIR, à des régions verticales différentes. Cette intégration multi-spectrale permettra d’accéder, donc, à une information mieux résolue en altitude avec le potentiel d’augmenter la sensibilité dans la troposphère. Ceci permettra de mieux contraindre les sources d’émission du SO2, à la fois naturelles et anthropiques.

Projet PNTS 2019

Date : 01/2019 - 12/2021

 

Contacts LISA : P. Sellitto

PI : P. Sellitto

 

Partenaires :
LISA Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, CNRS/UPD/UPEC
LMD Laboratoire de Météorologie Dynamique, CNRS/ENS/École Polytechnique/UPMC
Department of Physics, University of Oxford, Royaume Uni
Istituto Nazionale di Geofisica e Volcanologia, Catania, Italie