Sentinel-5P TROPOMI#
Date de modification : Février 2025
Aperçu#
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Sentinel-5P est un satellite d’observation de la Terre lancé en 2017 et exploité par l’Agence spatiale européenne dans le cadre du programme Copernicus (ESA, 2023). Il a été développé comme une mission précurseur du futur satellite Sentinel-5 afin d’assurer la continuité des observations de la composition atmosphérique après les missions européennes précédentes telles que SCIAMACHY, GOME et GOME-2 (Veefkind et al., 2012 ; Munro et al., 2016). L’objectif principal de Sentinel-5P est de fournir des mesures globales en temps quasi réel de la composition atmosphérique et de la qualité de l’air, soutenant la recherche scientifique, la surveillance environnementale et la mise en œuvre de politiques liées à la pollution de l’air, au changement climatique, à l’appauvrissement de la couche d’ozone et à la santé humaine (ESA, 2023 ; Copernicus, 2022). Ses ensembles de données permettent aux scientifiques de suivre les polluants et les gaz traces spatialement et temporellement à travers le globe avec une couverture quotidienne continue.
Sentinel-5P transporte un seul instrument — le TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument) — qui mesure le rayonnement solaire réfléchi par l’atmosphère et la surface de la Terre dans les bandes spectrales ultraviolettes, visibles, proches infrarouges et infrarouges à ondes courtes (Veefkind et al., 2012). À l’aide de ces mesures, les valeurs de concentration de divers gaz traces et propriétés des aérosols sont extraites, notamment le NO₂, le SO₂, l’O₃, le CO, le CH₄, le HCHO et l’indice d’aérosol UV. Par rapport aux instruments précédents, TROPOMI offre une résolution spatiale et une sensibilité sans précédent, permettant la détection de sources d’émission localisées telles que la pollution urbaine, les cheminées industrielles, les panaches de brûlage de biomasse et les sources ponctuelles de méthane (Landgraf et al., 2016 ; ESA, 2023).
Les produits de niveau 2 représentent des variables géophysiques dérivées de mesures de radiance étalonnées et converties en quantités atmosphériques physiquement significatives. Ces produits décrivent des composants atmosphériques clés — gaz traces, aérosols et propriétés des nuages — essentiels pour les applications de surveillance de la qualité de l’air, de prévision météorologique et d’analyse du système climatique (van Geffen et al., 2022).
Les produits Sentinel-5P TROPOMI de niveau 2 et leurs fonctions#
L”indice d’aérosol UV (UVAI) détecte les particules d’aérosols absorbant la lumière telles que la fumée, la poussière, les cendres volcaniques et la pollution industrielle en utilisant le contraste spectral UV. Il est particulièrement efficace sur les surfaces brillantes et l’eau, facilitant la surveillance du transport transfrontalier de fumée, des tempêtes de poussière et des risques liés à la qualité de l’air liés aux aérosols (ESA, 2023 ; Torres et al., 2018).
Le taux de mélange moyen par colonne du méthane (CH4) fournit les concentrations moyennes de méthane dans l’atmosphère, obtenues à partir de l’absorption dans l’infrarouge à ondes courtes. Il permet la détection de « points chauds » de méthane provenant de l’exploitation minière du charbon, des activités pétrolières et gazières, de l’agriculture, des zones humides et des sites de déchets, soutenant ainsi les inventaires de gaz à effet de serre et l’atténuation du changement climatique (Butz et al., 2012 ; ESA, 2023).
La fraction nuageuse quantifie la partie de chaque pixel masquée par les nuages, ce qui influence fortement la précision de la récupération des gaz traces. La fraction nuageuse est essentielle pour filtrer les observations de mauvaise qualité et comprendre les schémas de couverture nuageuse dans les études climatiques et atmosphériques (Koelemeijer et al., 2002).
L”albédo des nuages mesure la quantité de lumière solaire réfléchie par les nuages et permet d’évaluer les effets radiatifs des nuages, les interactions nuages-aérosols et les corrections appliquées aux récupérations de gaz (Stammes et al., 2008).
La pression au sommet des nuages fournit une estimation de la hauteur des nuages et soutient l’analyse de la convection atmosphérique, des systèmes tempétueux et de la structure verticale utilisés dans la modélisation atmosphérique et les calculs de transfert radiatif (van Geffen et al., 2021).
La colonne totale de monoxyde de carbone (CO) détecte le CO atmosphérique par absorption infrarouge et sert de traceur de combustion incomplète. Le CO est largement utilisé pour surveiller le brûlage de la biomasse, les émissions industrielles, la pollution routière et le transport de fumée à longue distance à travers l’Afrique (Landgraf et al., 2016).
La colonne totale de formaldéhyde (HCHO) indique les émissions provenant de la végétation, de l’industrie et du brûlage de biomasse. En tant que produit à courte durée de vie issu de l’oxydation des COV, il sert d’indicateur de l’activité des précurseurs de l’ozone et aide à quantifier l’intensité des incendies et le stress des écosystèmes (De Smedt et al., 2018 ; ESA, 2023).
La colonne totale de dioxyde d’azote (NO2) mesure l’abondance atmosphérique totale de NO₂, soutenant les évaluations des tendances de pollution, de la chimie atmosphérique et de la validation satellite à l’échelle régionale et continentale (van Geffen et al., 2022).
La colonne totale d’ozone (O3) saisit l’épaisseur totale de la couche d’ozone et soutient la surveillance de la reconstitution de l’ozone stratosphérique, de la protection contre les UV, de la santé atmosphérique et de la chimie de l’ozone troposphérique (Tilstra et al., 2021 ; ESA, 2023).
La colonne totale de dioxyde de soufre (SO2) détecte le SO₂ provenant des éruptions volcaniques, des centrales électriques au charbon et des activités industrielles. Elle est utilisée dans les systèmes d’alerte précoce volcanique, la surveillance des risques pour l’aviation et la gestion de la qualité de l’air régional (Theys et al., 2017).
Spécifications#
La couverture et les métadonnées pertinentes pour chacun des jeux de données peuvent être consultées sur l”Explorateur de métadonnées de DE Africa :
Un Jupyter Notebook illustrant le chargement et la visualisation des produits dans la Sandbox est également disponible.
Spécifications des produits Sentinel-5P TROPOMI de niveau 2#
Sentinel-5P est dédié à la surveillance de la composition atmosphérique, fournissant des mesures globales quotidiennes des gaz traces, des aérosols et des propriétés des nuages. Son instrument TROPOMI capte le rayonnement ultraviolet, visible, proche infrarouge et infrarouge à ondes courtes, permettant d’extraire les principaux polluants atmosphériques à une fréquence temporelle élevée. Les tableaux ci-dessous résument les caractéristiques générales des produits Sentinel-5P de niveau 2 et présentent les spécifications individuelles pour chaque ensemble de données sur les gaz traces disponible via Digital Earth Africa.
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI Niveau 2 (Produits de Gaz Traces) |
|---|---|
Taille de cellule |
-0.01, 0.01 |
Système de référence de coordonnées |
EPSG:4326 (WGS 84) |
Résolution temporelle |
Couverture mondiale quotidienne |
Plage temporelle |
2018 – Présent |
Ensemble de données parent |
Sentinel-5 Precursor TROPOMI (UV–VIS–NIR–SWIR) |
Fréquence de mise à jour |
Temps quasi réel (NRT) & Hors ligne L2 (∼1–3 jours) |
Accès |
Gratuit et ouvert via DE Africa |
Vous trouverez ci-dessous les spécifications propres à chaque variable atmosphérique majeure.
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 UVAI |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
Sans unité |
Plage attendue |
-1 à 5 (positif indique des aérosols absorbants) |
Bandes spectrales |
340–380 nm & 354–388 nm |
Cas d’utilisation |
Fumée, tempêtes de poussière, cendres volcaniques, aérosols absorbants |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 CH4 |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
Parties par milliard (PPB) |
Plage attendue |
1600 à 2000 |
Bande spectrale |
SWIR (2,3 µm) |
Cas d’utilisation |
Mines de charbon, zones humides, fuites de gaz, agriculture |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 CO |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
mol/m² |
Plage attendue |
0 à 0,1 mol/m² |
Bande spectrale |
SWIR (2,3 µm) |
Cas d’utilisation |
Brûlage de biomasse, véhicules, industrie, transport atmosphérique |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 HCHO |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
mol/m² |
Plage attendue |
0 à 0,001 mol/m² |
Bande spectrale |
UV (330–360 nm) |
Cas d’utilisation |
Brûlage de biomasse, émissions de COV, précurseurs d’O₃ |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 NO2 |
|---|---|
Noms de variables |
|
Unité |
mol/m² |
Plage attendue |
0 à 0,0003 mol/m² |
Bande spectrale |
UV–VIS (405–465 nm) |
Cas d’utilisation |
Centrales électriques, trafic, industrie, points chauds de pollution |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 O3 |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
mol/m² |
Plage attendue |
0 à 0,36 mol/m² |
Bande spectrale |
UV (270–330 nm) |
Cas d’utilisation |
Ozone stratosphérique, surveillance du bouclier UV, chimie de la pollution |
Spécification |
Sentinel-5P TROPOMI L2 SO2 |
|---|---|
Nom de variable |
|
Unité |
mol/m² |
Plage attendue |
0 à 0,01 mol/m² |
Bande spectrale |
UV (310–330 nm) |
Cas d’utilisation |
Centrales électriques, volcans, émissions industrielles |
Étendue géographique#
Les étendues temporelles et géographiques spécifiques du produit peuvent être explorées de manière interactive à l’aide de l”Explorateur de métadonnées de Digital Earth Africa https://explorer.digitalearth.africa/s3_olci_l2_lfr.
Figure 1 : Étendue géographique de Sentinel-SP TROPOMI
Traitement#
La méthodologie complète de traitement de ces produits est détaillée dans le Manuel technique.
Licence#
Licence internationale CC BY Attribution 4.0
Remerciements#
Les produits de composition atmosphérique Sentinel-5P TROPOMI de niveau 2 sont produits par l’Agence spatiale européenne (ESA) dans le cadre du programme Copernicus et sont disponibles gratuitement via le Copernicus Open Access Hub et le Copernicus Data Space Ecosystem. L’accès aux données, le traitement et le soutien régional sont activés par Digital Earth Africa.
Accès aux données#
Amazon Web Services S3#
Le produit Digital Earth Africa Sentinel-SP Tropomi est accessible depuis le compartiment S3 associé.
Tableau 5 : Détails de l’accès aux données AWS
Détails AWS S3 |
|
|---|---|
ARN du compartiment |
|
Nom du produit |
|
Le seau est situé dans la région « af-south-1 » (Le Cap)
Tableau 6 : Convention de chemin de fichier AWS
Élément de chemin de fichier |
Description |
Exemple |
|---|---|---|
« nom du produit » |
|
|
|
Version du produit |
« 1-0-0 » |
|
numéro de trajectoire allant de |
« 165 » |
|
numéro de rangée allant de |
« 052 » |
|
Année de collecte des données |
« 2019 » |
|
Mois de l’année où les données ont été collectées (avec des zéros non significatifs) |
« 03 » |
|
Jour du mois où les données ont été collectées (avec des zéros non significatifs) |
« 28 » |
Services Web OGC (OWS)#
Ce produit est disponible via OWS de DE Africa.
Tableau 7 : Détails d’accès aux données OWS.
Détails de l’OWS |
|
|---|---|
Nom |
« DE Africa Services » |
URL des services de cartographie Web (WMS) |
|
URL du service de couverture Web (WCS) |
|
Noms des calques |
|
Les détails de Digital Earth Africa OWS peuvent être trouvés sur https://ows.digitalearth.africa/.
Pour obtenir des instructions sur la façon de se connecter à OWS, consultez « ce tutoriel <../web_services/index.ipynb> ».
Open Data Cube (ODC)#
La collection Sentinel-5P TROPOMI est accessible via l’API ODC de Digital Earth Africa, disponible sur le Digital Earth Africa Sandbox.
Nom du produit ODC : s5p_tropomi_l2_aer_ai, s5p_tropomi_l2_ch4, s5p_tropomi_l2_cloud, s5p_tropomi_l2_co, s5p_tropomi_l2_hcho, s5p_tropomi_l2_no2, s5p_tropomi_l2_o3, s5p_tropomi_l2_so2
Références#
Butz, A., Guerlet, S., Hasekamp, O., Frankenberg, C., Schepers, D., & Aben, I. (2012). Towards accurate CO₂ and CH₄ observations from GOSAT. Atmospheric Chemistry and Physics.
Copernicus. (2022). Copernicus Sentinel-5P Mission Overview. European Commission.
De Smedt, I., et al. (2018). Improved retrievals of formaldehyde from TROPOMI. Atmospheric Measurement Techniques.
ESA. (2023). Sentinel-5P/TROPOMI Product Specification Documents. European Space Agency.
Koelemeijer, R. B. A., et al. (2002). Cloud and aerosol retrieval from satellite measurements. Journal of Geophysical Research.
Landgraf, J., et al. (2016). Carbon monoxide retrieval with TROPOMI. Atmospheric Measurement Techniques.
Liu, F., et al. (2020). NO₂ pollution mapping with TROPOMI. Science Advances.
Munro, R., et al. (2016). Evolution of GOME-2 and its role in atmospheric monitoring. Atmospheric Measurement Techniques.
Stammes, P., et al. (2008). UV–VIS cloud and albedo retrieval algorithms. Atmospheric Measurement Techniques.
Theys, N., et al. (2017). SO₂ retrievals from TROPOMI. Atmospheric Measurement Techniques.
Torres, O., et al. (2018). Aerosol Index from TROPOMI. Journal of Geophysical Research.
van Geffen, J., et al. (2021). Cloud parameter retrieval for TROPOMI. Atmospheric Measurement Techniques.
van Geffen, J., et al. (2022). NO₂ retrieval improvements for TROPOMI. Atmospheric Measurement Techniques.
Veefkind, J. P., et al. (2012). TROPOMI on the ESA Sentinel-5 Precursor: Mission Preparation and Calibration. Atmospheric Measurement Techniques.