Estimación de calidad del aire en superficie a partir de medidas satelitales

Abstract

La gestión, control y monitoreo de la calidad del aire se está convirtiendo en uno de los principales retos de las sociedades urbanas. En este marco, el desarrollo de nuevas herramientas que permitan el seguimiento continuo de la calidad del aire es fundamental para el estudio de actuaciones, con el fin de mejorar los niveles de contaminantes en el aire que son nocivos para la salud de los ciudadanos. Los avances tecnológicos más recientes en métodos de control y gestión de la calidad del aire están atrayendo cada vez más atención a los sensores denominados low-cost. Estos sensores permiten el monitoreo de la calidad del aire a un coste menor y, en teoría, en muchos más lugares. El objetivo inicial de este trabajo era utilizar datos satelitales para la calibración de datos de los sensores low-cost de superficie, desarrollados en el proyecto Crowd-sourced Air Quality Monitoring System (C-AQM). Tras los primeros análisis, se percibió la necesidad de un estudio previo consistente en determinar la correspondencia entre datos de satélite y de las estaciones oficiales de medición de calidad del aire en superficie. Este ha sido finalmente, el foco principal de este trabajo. Así, se propone una metodología de estimación de dióxido de nitrógeno (NO2) en superficie utilizando datos satelitales. Los datos utilizados son de libre acceso de la región de Cataluña (España), los cuales fueron procesados utilizando programas de Sistemas de Información Geográfica (SIG). Se ha hecho un análisis de la relación entre datos de satélite, estaciones de calidad del aire en superficie y datos meteorológicos. Los resultados muestran que es posible realizar una estimación del nivel de NO2 en superficie utilizando datos del satélite Sentinel-5 Percursor. Sin embargo, no se ha determinado una relación entre los conjuntos de datos de calidad del aire e información de variables meteorológicas.

The management, control and monitoring of air quality is becoming one of the main challenges of urban societies. In this framework, the development of new tools that allow continuous monitoring of air quality is essential for the study of actions, in order to improve the levels of pollutants in the air that are harmful to the health of citizens. The most recent technological advances in air quality control and management methods are attracting more and more attention to so-called low-cost sensors. These sensors allow air quality monitoring at a lower cost and, in theory, in many more locations. The initial objective of this work was to use satellite data for the calibration of data from the low-cost surface sensors, developed in the Crowd-sourced Air Quality Monitoring System (C-AQM) project. After the first analyzes, the need for a preliminary study consisting of determining the correspondence between satellite data and official surface air quality measurement stations was perceived. This has finally been the main focus of this work. Thus, a methodology for estimating nitrogen dioxide (NO2) on the surface using satellite data is proposed. The data used are freely accessible from the region of Catalonia (Spain), which were processed using Geographic Information Systems (GIS) programs. An analysis has been made of the relationship between satellite data, surface air quality stations and meteorological data. The results show that it is possible to estimate the level of NO2 on the surface using data from the Sentinel-5 Percursor satellite. However, a relationship between air quality data sets and meteorological variable information has not been determined.