EARTH-OBSERVING DASHBOARD : QUESTION OF QUALITY OF AIR ? THE COVID-19 CASE WAS CHECKING OUR NOx POLLUTION

cartographie des NOx dans le monde, source EOD, décembre 2021

Temps de lecture : 5 minutes
mots-clés : data, visualization, Covid-19, world, Europe, USA, India, China
, Energy, Nox, entropy

Chers lecteurs,

Dans notre précédent article, nous vous présentions un tableau de bord de données qui est partiellement automatisé. En d’autres termes, les données sont déjà agrégées et nous permettent de les comprendre simplement par visualisation. C’est d’autant plus nécessaire comme objectif lorsqu’on fait de la cartographie. Dans le même ordre d’idée, cette plateforme de données offre également la compilation de données agrégées par des partenaires mondiaux, ce qui nous permet de faire une analyse transversale parfois des plus intéressante.

Cartographie du CO dans le monde, décembre 2021, source EOD, 2021

Le cas de la pollution de l’air : NO2

C’est ce que nous avons fait pour la pollution de l’air des territoires urbains de plusieurs continents. La base de données nous offre initialement des données satellitaires nous permettant de mesurer les NO2 (dioxyde d’azote) et CO. Le dioxyde d’azote est un puissant polluant issu essentiellement des activités humaines, particulièrement la mobilité et l’industrie, sans oublier le chauffage.

Plus précisément, dans notre métier on utilise souvent les Nox comme regroupant une forme sévère de pollution et l’objectif de mesurer l’impact de nos actions techniques sur les bâtiments au travers, non seulement de la réduction du bilan carbone (CO2 eq) par la conception globale des ouvrages, mais également des Nox, particulièrement liés à la combustion (Nox regroupant les NO et NO2) par la conception technique des ouvrages.

Pour rappel, Plus des trois quarts (78 %) de l’air que nous respirons sont constitués de molécules d’azote (N2). À haute température, l’azote réagit avec l’oxygène (O2) pour former du monoxyde d’azote (NO) et du dioxyde d’azote (NO2). Le NO est ensuite transformé en NO2 dans l’atmosphère d’où la nomenclature générale de Nox. Le NO2 est un gaz réactif (« oxydant fort ») qui participe à la formation de l’ozone et des particules (smog) et est connu pour irriter le système respiratoire humain. Il a un effet important sur la santé humaine et contribue aux problèmes respiratoires[1] :

  • irritation du nez, de la gorge, des yeux, des poumons
  • les crises d’asthme
  • gênes respiratoires

Les Nox sont encore plus présents en hiver et dans les milieux urbains, car issus des activités humaines, ce qu’on appelle « une source entropique » issue des activités humaines… et chargeant d’autant plus les hôpitaux.

Comparaison de la pollution aux Nox, période de confinement et une année plus tôt, source ESA

Conditions de l’analyse (extrait du site)

Afin d’atténuer la propagation du nouveau coronavirus, les responsables gouvernementaux et de la santé publique ont adopté diverses pratiques de distanciation sociale et d’autres mesures pour limiter les contacts humains, plaçant parfois des pays entiers en état d’urgence. Alors que le comportement humain a changé au cours de la pandémie, les mesures continues des instruments d’observation de la Terre ont détecté des changements simultanés dans les facteurs environnementaux, tels qu’une baisse du dioxyde d’azote (NO2), un polluant atmosphérique. Les données présentées ici, provenant de l’instrument de surveillance troposphérique (TROPOMI développé conjointement par les Pays-Bas et l’ESA) sur le satellite Copernicus Sentinel-5P de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de l’instrument néerlando-finlandais Ozone Monitoring Instrument (OMI) sur le satellite Aura, montrent des baisses significatives des niveaux régionaux de dioxyde d’azote (NO2) qui coïncident avec la réduction du trafic et de l’activité industrielle. Les données sur le dioxyde d’azote pour tenir compte des variations de NO2 causées par les conditions météorologiques, telles que les nuages et le vent. On obtient ainsi une image plus claire de l’impact de l’activité humaine sur les niveaux de NO2. À Madrid, Milan, Rome et Paris, par exemple, les données TROPOMI montrent une réduction d’environ 50 % du NO2 du 13 mars au 13 avril 2020 par rapport aux mêmes mois de l’année précédente. Ces réductions coïncident avec la mise en œuvre de mesures de quarantaine strictes dans toute l’Europe. Des réductions similaires de la pollution atmosphérique ont été observées dans le nord-est des États-Unis. De Washington à Boston, les données moyennes de la colonne de NO2 de l’OMI pendant les lockdowns de mars 2020 étaient inférieures de 30 % aux données moyennes de mars 2015-2019. Les observations TROPOMI au-dessus de l’Inde ont également montré une diminution de la pollution atmosphérique pendant les lockdowns dans certaines villes, comme New Delhi et Mumbai. En comparant les mêmes périodes en 2019, les concentrations moyennes de NO2 du premier jour du lockdown le 25 mars au 20 avril, les données de 2020 montrent des réductions d’environ 40 à 50 % de la pollution atmosphérique. Cependant, les réductions de dioxyde d’azote n’étaient pas uniformes dans toute l’Inde. Le nord-est de l’Inde a montré des valeurs presque constantes de niveaux de NO2 en raison des opérations en cours dans les centrales électriques à charbon, qui n’ont pas réduit la production d’électricité de manière significative pendant le lockdown. De même, alors que le confinement à la maison et les autres restrictions de confinement commencent à s’atténuer, l’OMI et TROPOMI observent un rebond des niveaux de dioxyde d’azote.

Comparaison des taux de pollution en NOx/particules fines, mars 2020 et une année plus tôt, source NASA
Même comparaison, données pour l’Ide, source : ESA
Le graphique pour la Chine démontre le même impact de confinement généralisé sur le pays, source : NASA

Analyse et réflexions

Les Nox mesurés montrent que la pollution a fortement été réduite en Europe (50% au lieu de 30% aux USA) couvrant le premier Lockdown. Est-ce pour autant que les Américains seraient moins sérieux que les Européens ? Probablement pas, cependant l’organisation urbaine est différente. D’une part leurs véhicules consomment en moyenne plus et les déplacements sont beaucoup plus long pour une même famille. Les types d’urbanisation nord-américaine et européenne ne sont plus à démontrer, mais dans des conditions exceptionnelles similaires, nous constatons que l’aménagement du territoire peut avoir un impact sur la pollution. Ensuite, il ne faudrait pas oublier les conditions climatiques européennes qui furent exceptionnellement ensoleillées en mars 2020 (161,9h pour une moyenne de 114h (source IRM, avril 2020) et un mois d’avril caractérisé par des températures et une isolation excédentaire : On retiendra de ce mois d’avril 2020 un mois très chaud et très ensoleillé aux précipitations très limitées. La sècheresse de l’air est tout aussi remarquable : avec une moyenne de 57%, c’est tout simplement la valeur record la plus faible mensuelle pour un mois d’avril, mais aussi presque tous mois confondus depuis 1833 (seul juillet 2018 aura fait mieux avec 54%) ! L’ancien record date d’avril 1893, avec une valeur de 59%. Quant à l’ensoleillement, avec 277.7 h, il vient en seconde position des mois d’avril depuis 1833, derrière le fameux mois d’avril 2007 (301 h). (IRM, mai 2020).

source : IRM, avril 2020 (pour rappel, le confinement a débuté le 18 mars 2020)
Source IRM, mai 2020

La situation météorologique atypique a un impact majeur sur les gaz brulés des chauffages individuels qui auraient dû naturellement consommer plus avec une occupation 24/24 des logements. Considérant que 30 à 35% de la pollution urbaine est due au chauffage, cela permet de relativiser notre position face aux Américains. On notera toutefois que les données des différents lieux sur Terre démontrent l’entropie de l’ensemble des activités humaines.

Dans un même temps et alors que les réseaux sociaux ou autres plateformes socionumériques comme YouTube ont carburé à plein, on ne décèle pas une augmentation significative de la consommation des datacenters. Une analyse qui devrait être approfondie pour améliorer notre entropie générale en favorisant, lorsque cela est nécessaire, le numérique aux déplacements. Mais attention, cette démarche n’est pas simple et nous vous renvoyons également à notre article publié sur une étude menée par le MIT et démontrant que le bilan carbone des réunions Zoom n’est pas nécessairement univoque (avez-vous déjà réfléchi au bilan carbone de vos réunions Zoom et teams ? 28 septembre 2020)

Merci de votre lecture et à bientôt pour un prochain article sur cette même plateforme.


[1]https://aeronomie.be/fr/encyclopedie/dioxyde-dazote-no2-gaz-polluant-libere-lors-processus-combustion

Pascal SIMOENS Architecte et urbaniste, Data Scientist. Expert Smart Cities. J’ai commencé ma vie en construisant des villes en Lego, j’en ai fait mon métier. Geek invétéré, aujourd’hui je joins mes passions du numérique et de la ville au travers d’une expertise smart Cities et smart buildings en travaillant en bureau d’étude (Poly-Tech Engineering) et j’enseigne cette même expertise à l’UMONS et l’ULB.

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