Monitoring de l’environnement atmosphérique en milieu urbain intégrant des images de télédétection : le cas des particules fines (PM2.5)

Abstract

Epidemiological research around the world has shown that exposure of urban populations to fine microparticles (PM2.5) suspended in air from, among other things, car combustion, is responsible for many cases of lung and cardiovascular disease and even mortality. However, most of these studies examine urban centers as ensembles without considering that population exposure to microparticles is not homogeneous across an urban space. For example, individuals living near major arterial roads are much more exposed to microparticles than others living in low traffic neighborhoods. Unfortunately, ground stations measuring PM2.5 are few and far between to generate accurate microparticle concentration maps at fine scales. One way to spatialize information on microparticle concentrations is to introduce remotely sensed images that allows to calculate an optical parameter of aerosols, their optical depth. The use of medium-to-fine-resolution images is not common in this area. So, we wanted to look at their potential. Tests with hyperspectral and multispectral images at these resolutions have shown that optical depth can be estimated with enough accuracy. The AODFinder software developed for this purpose performs well. Unfortunately, the small sample of AOD values and PM2.5 concentration measurements did not allow us to conclude on the possibility of using AOD as a proxy for PM2.5 and thus on the possibility of refining microparticle monitoring at the local level.

Des recherches épidémiologiques à travers le monde ont mis en évidence que l’exposition des populations urbaines aux microparticules fines (PM2.5) en suspension dans l’air provenant, entre autres, de la combustion automobile, est à l’origine des nombreux cas des maladies pulmonaires et cardiovasculaires et même des cas de mortalité. Cependant, la plupart de ces études examinent les centres urbains comme des ensembles sans tenir compte que l’exposition des populations aux microparticules n’est pas homogène à travers un espace urbain. À titre d’exemple, les individus demeurant à proximité de grandes artères routières sont beaucoup plus exposés aux microparticules que d’autres demeurant dans des quartiers de faible circulation. Malheureusement, les stations terrestres de mesure des PM2.5 sont peu nombreuses pour permettre de générer des cartes de concentration des microparticules précises à des échelles fines. Un moyen pour spatialiser l’information sur les concentrations des microparticules est d’introduire l’imagerie de télédétection qui permet de calculer un paramètre optique des aérosols, leur profondeur optique. L’utilisation des images à résolution moyenne à fine n’est pas chose courante dans ce domaine. Ainsi nous avons voulu examiner leur potentiel. Les tests avec des images hyperspectrale et multispectrale à ces résolutions ont montré que la profondeur optique peut être estimer avec suffisamment de précision. Le logiciel AODFinder développé à cette fin se comporte bien. Malheureusement le faible échantillon des valeurs de AOD et des mesures des concentrations des PM2.5 ne nous a pas permis de se prononcer sur la possibilité d’utiliser le AOD comme proxy des PM2.5 et ainsi sur la possibilité de raffiner le monitoring des microparticules à l’échelle locale.