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Proyecto H2020 SEEDS: Servicio de emisión y deposición basado en EO Sentinel

  • Tipus Projecte
  • Estat Firmado
  • Execució 2021 -2023
  • Pressupost assignat 1.498.875,00 €
  • Àmbit Europeo
  • Font principal de finançament H2020
  • Web del projecte Proyecto SEEDS
Descripció

El Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus (CAMS) es un servicio gestionado y coordinado por la Comisión Europea, la Agencia Espacial Europea, los Estados miembros de la UE y algunas agencias de la UE. Proporciona datos e información continuos sobre la composición atmosférica. El proyecto SEEDS, financiado con fondos europeos, desarrollará un servicio complementario al CAMS sobre emisiones y deposiciones contaminantes que potenciará las observaciones satelitales y generará nuevos productos. El proyecto prevé impulsar la competitividad europea en la gestión de la calidad del aire, la agricultura de precisión y las aplicaciones industriales. SEEDS integrará los datos del CAMS con las observaciones satelitales Sentinel de Copernicus mediante la asimilación de datos, la modelización inversa y de la superficie terrestre, y métodos de aprendizaje automático. El proyecto establecerá una plataforma informática que ofrecerá sus productos de datos.

Descripció de les activitats

Emisiones antropogénicas basadas en satélites SEEDS ha producido emisiones antropogénicas de arriba hacia abajo de dióxido de nitrógeno (NO2), amoníaco (NH3) y emisiones de la quema de biomasa basadas en datos satelitales de los instrumentos TROPOMI y CrIS, entregando estimaciones de emisiones antropogénicas horarias, diarias y mensuales. Los resultados muestran que la comparación entre las estimaciones de emisiones de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba puede mejorar las estimaciones de los datos de emisiones actuales. 

Lo más interesante es que muestra cómo los datos satelitales permiten apreciar las variaciones en el tiempo, verificando las variaciones anuales y estimando las variaciones mensuales y semanales. Esto permite un análisis más detallado de los sesgos vinculados a las variaciones estacionales. SEEDS ha demostrado el valor agregado de las emisiones de arriba hacia abajo para proporcionar estimaciones de emisiones independientes con valiosa información temporal que permite la identificación de inconsistencias y lagunas en los inventarios actuales. 

Estimaciones de emisiones biogénicas SEEDS ha producido nuevas emisiones actualizadas de compuestos orgánicos biogénicos (BVOC) tanto de abajo hacia arriba (utilizando modelos de transporte químico y de superficie terrestre) como de arriba hacia abajo (utilizando datos de HCHO de TROPOMI con el sistema de inversión MAGRITTEv1.1). 

Además, el sistema de inversión DECSO se ha aplicado en SEEDS para identificar emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) del suelo por primera vez, donde la comparación con inventarios ascendentes reveló lagunas en los inventarios ascendentes actuales. SEEDS muestra que la comparación entre emisiones ascendentes y descendentes ayuda a mejorar la calidad de las estimaciones de emisiones actuales. Dos conceptos utilizados en SEEDS se conservan para su integración en CAMS: el potencial de utilizar un esquema químico simplificado para la oxidación del isopreno (proyecto CAMEO) y el acoplamiento de datos de superficie terrestre y vegetación para estimaciones de emisiones biogénicas (modelo MEGAN). Datos de superficie terrestre y estimaciones de deposición de SEEDS SEEDS propuso agregar un sistema de modelado de asimilación de datos de superficie terrestre fuera de línea a la cadena de producción de CAMS, vinculando un modelo de superficie terrestre-vegetación a modelos de composición atmosférica que permiten la retroalimentación vegetación-meteorología que impactan la composición atmosférica. Se ha demostrado que el modelo de superficie terrestre en el núcleo de este enfoque (SURFEX) tiene un alto nivel de habilidad para simular la dinámica de la vegetación y el suelo. 

La comparación con el SIF de TROPOMI muestra que la asimilación del IAF de CGLS mejora la consistencia de las simulaciones de modelos con el SIF. Esta comparación establece a SURFEX como una base excelente para simular la deposición seca sobre la vegetación. Además, el enfoque del sistema terrestre permite representar interacciones y dinámicas complejas debidas a sequías y olas de calor. Algoritmo de asimilación de datos de SEEDS. SEEDS ha desarrollado un algoritmo avanzado de asimilación de datos (4DEnVar) para mejorar los pronósticos de calidad del aire en el sistema operativo CAMS. Este es un código de fuente abierta que ayuda a preparar el camino para una mejor explotación de los datos horarios de Sentinel 4. Está disponible para descarga desde el portal de datos de SEEDS. Caminos hacia la operacionalización en CAMS Los siguientes métodos de SEEDS ya están en camino hacia la operacionalización con CAMS: 

  • DECSO y los productos de emisiones de arriba hacia abajo ya están incorporados en CAMEO, un nuevo proyecto HE para apoyar la evolución de CAMS 
  • CAMS ha indicado un interés en adoptar el enfoque de vegetación de superficie terrestre de SEEDS incorporándolo a la cadena de producción. El valor agregado de los productos de SEEDS cuando se usan como entrada en la cadena de pronóstico de CAMS ha sido difícil de probar. 

Esto se debe a que las puntuaciones de los análisis de CAMS son impulsadas por datos asimilados para que los cambios en los datos de entrada no cambien significativamente las puntuaciones. 

En retrospectiva, el diseño de experimentos para demostrar mejores puntuaciones en los resultados operativos del CAMS gracias a los productos de SEEDS debería centrarse en los datos de pronóstico y valorar la variabilidad temporal de SEEDS. Participación de las partes interesadas: SEEDS ha celebrado tres conferencias y tres talleres de cocreación para fomentar el conocimiento de las partes interesadas de los sectores industrial, agrícola y de gestión ambiental urbana, además de difundir y presentar los resultados a la comunidad científica en múltiples foros. 

Existe un claro interés en los resultados descendentes de las emisiones de SEEDS por parte de cualquier parte interesada involucrada en el desarrollo de inventarios ascendentes. Sin embargo, fue difícil interactuar con las partes interesadas de la agricultura tanto en materia de emisiones como de deposiciones. La mayoría de los intereses de las partes interesadas de la agricultura privada se centran en la fertilización y la maximización del rendimiento; el uso de los productos de SEEDS requiere actividades adicionales de creación de valor para asegurar su adopción. Los emisores industriales privados fueron igualmente difíciles de interactuar a nivel de conferencia, pero están más interesados en los intercambios bilaterales.

Descripció contextual

Un objetivo central del proyecto H2020 SEEDS ha sido informar y apoyar la evolución del Servicio de Monitoreo Atmosférico de Copernicus (CAMS) mediante la creación de una prueba de concepto para un nuevo servicio que utiliza datos satelitales para obtener estimaciones mejoradas de emisiones y deposición. El proyecto ha generado una cantidad impresionante de información nueva basada en datos satelitales, que muestra, entre otras cosas, las capacidades de TROPOMI para los servicios de validación de emisiones. 

El proyecto ha proporcionado nuevas estimaciones descendentes de emisiones antropogénicas (NOx, NH3 y quema de biomasa) y biogénicas (VOCB); nuevos enfoques para la modelización de la superficie terrestre en combinación con modelos de transporte químico para describir los impactos de la sequía, las olas de calor y la vegetación en la deposición de contaminación superficial; y nuevos métodos de asimilación de datos para preparar nuevas observaciones de la calidad del aire mediante satélites geoestacionarios, como Sentinel-4.

Objectius

El principal objetivo de SEEDS es desarrollar un servicio complementario al Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus (CAMS) sobre emisiones y deposiciones contaminantes que mejorará el uso de las observaciones por satélite y proporcionará nuevos productos para impulsar la competitividad europea en la gestión de la calidad del aire (AQ), la agricultura de precisión y las aplicaciones del sector industrial. SEEDS integrará datos de CAMS con observaciones del satélite Copernicus Sentinel mediante asimilación de datos, modelado inverso, modelado de la superficie terrestre y enfoques de aprendizaje automático para ofrecer estimaciones actualizadas de vanguardia sobre los flujos de contaminantes de la superficie (NOx, NH3, ozono, COV biogénicos), tanto de emisión como deposición. SEEDS mostrará que un uso mejorado de los datos satelitales en emisiones y deposiciones no solo mejorará la calidad de los productos CAMS existentes sino que también permitirá nuevos productos y usos en nuevas áreas de mercado. La producción de SEEDS tendrá como objetivo la operacionalización más allá de SEEDS. 

Las emisiones mejorarán mediante el uso de información satelital mediante modelización inversa. Las deposiciones se mejorarán mediante la asimilación de información satelital sobre la superficie terrestre en la cadena de producción. Se mostrarán las capacidades de los nuevos productos sobre emisiones para informar las actividades industriales y se iniciarán actividades para apoyar la adopción de información sobre emisiones por parte de las partes interesadas industriales europeas. SEEDS se centra en las deposiciones de componentes de nitrógeno y ozono en previsión de la demanda de estos productos por parte del sector agrícola, que se beneficiará de productos mejorados de deposición y concentración de aire para su evaluación de impacto. Los productos de datos de SEEDS estarán disponibles en una plataforma informática dedicada y se promoverán a través de talleres de cocreación y redes científicas y de usuarios. Esta plataforma facilitará la explotación de los productos de datos de SEEDS y mejorará la creación de actividades posteriores, incluidas vías de innovación vinculadas a partes interesadas industriales, agrícolas y AQ. El compromiso de AQ incorporará la ciencia ciudadana.

Resultats

Los conjuntos de datos del proyecto SEEDS constituyen su legado, como primera prueba de concepto de las capacidades de los datos de TROPOMI para la mejora de las emisiones satelitales. El portal SEEDS ha adoptado un enfoque FAIR y propone el uso de herramientas de visualización que pueden implementarse en WEKEO y CAMS ADS. El portal SEEDS cuenta con ocho conjuntos de datos únicos sobre emisiones y diez conjuntos de datos únicos sobre superficie terrestre y deposición. El proyecto ya ha producido cuatro publicaciones y tiene cinco más en desarrollo. 

SEEDS ha demostrado que es posible obtener información valiosa sobre emisiones de TROPOMI y CrIS mediante el uso de modelos inversos. Ha demostrado cómo estos productos pueden ser utilizados por grupos urbanos, regionales y nacionales interesados en validar las emisiones ascendentes, en particular en lo que respecta a tendencias, variaciones mensuales e identificación de brechas. Los productos de emisiones antropogénicas de SEEDS pueden ser utilizados por la industria (metalurgia, cemento, energía, petróleo y gas) como datos independientes y con base científica para validar las emisiones mensuales desde el espacio, pero este trabajo requiere enfoques bilaterales. 

Se espera que la información sobre emisiones de amoníaco de SEEDS y los productos de SEEDS sobre la humedad del suelo y el índice de área foliar respalden las prácticas de gestión ambiental en la agricultura de precisión, mientras que los productos de deposición de SEEDS para ozono y nitrógeno pueden orientar las opciones de control de la eutrofización y los daños al rendimiento de los cultivos. Para que estos datos sean aprovechados por los actores agrícolas, se requiere un enfoque basado en actividades generadoras de valor, como la vinculación de los datos con la evaluación socioeconómica de la cadena alimentaria o con indicadores de restauración de la naturaleza.

Coordinadors
  • STIFTELSEN NILU (NILU)