Ir o contido principal
logo cordis proyecto seeds

Proxecto H2020 SEEDS: Servizo de emisión e deposición baseado en EO Sentinel

  • Tipo Proxecto
  • Estado Firmado
  • Execución 2021 -2023
  • Orzamento asignado 1.498.875,00 €
  • Ámbito Europeo
  • Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
  • Páxina web do proxecto Proyecto SEEDS
Descrición

O Servizo de Monitorización da Atmosfera de Copernicus (CAMS) é un servizo xestionado e coordinado pola Comisión Europea, a Axencia Espacial Europea, os Estados membros da UE e certas axencias da UE. Ofrece datos e información continua sobre a composición atmosférica. O proxecto SEEDS, financiado pola UE, desenvolverá un servizo complementario ao CAMS sobre emisións e deposición de contaminantes que mellorará as observacións por satélite e xerará novos produtos. O proxecto ten como obxectivo impulsar a competitividade europea na xestión da calidade do aire, a agricultura de precisión e as aplicacións industriais. SEEDS integrará os datos CAMS coas observacións dos satélites Copernicus Sentinel mediante asimilación de datos, modelado inverso e da superficie terrestre e métodos de aprendizaxe automática. O proxecto establecerá unha plataforma informática que ofrecerá os seus produtos de datos.

Descrición das actividades

Emisións antropoxénicas baseadas en satélites SEEDS produciu emisións antropoxénicas descendentes de dióxido de nitróxeno (NO2), amoníaco (NH3) e emisións procedentes da queima de biomasa baseándose en datos satelitales dos instrumentos TROPOMI e CrIS, o que ofrece estimacións das emisións antropoxénicas por hora, por día e por mes. Os resultados amosan que a comparación das estimacións de emisións de arriba abaixo e de abaixo a arriba pode mellorar as estimacións dos datos de emisións actuais.

O aspecto máis interesante é que amosa como os datos satelitales nos permiten apreciar variacións ao longo do tempo, verificando as variacións anuais e estimando as variacións mensuais e semanais. Isto permite unha análise máis detallada dos sesgos relacionados coas variacións estacionais. SEEDS demostrou o valor engadido da análise descendente de emisións para proporcionar estimacións independentes de emisións con valiosa información temporal que permite a identificación de inconsistencias e lagoas nos inventarios actuais.

Estimacións de emisións bioxénicas SEEDS produciu novas emisións actualizadas de compostos orgánicos bioxénicos (COVB) tanto de abaixo cara arriba (usando modelos de transporte químico e da superficie terrestre) como de arriba cara abaixo (usando datos de HCHO de TROPOMI co sistema de inversión MAGRITTEv1.1).

Ademais, o sistema de inversión DECSO aplicouse en SEEDS para identificar por primeira vez as emisións de óxidos de nitróxeno (NOx) do solo, onde a comparación cos inventarios ascendentes revelou lagoas nos inventarios ascendentes actuais. SEEDS demostra que comparar as emisións de abaixo cara arriba e de arriba cara abaixo axuda a mellorar a calidade das estimacións actuais de emisións. Dous conceptos empregados en SEEDS consérvanse para a súa integración en CAMS: o potencial de empregar un esquema químico simplificado para a oxidación do isopreno (proxecto CAMEO) e o acoplamento de datos da superficie terrestre e da vexetación para estimacións de emisións bioxénicas (modelo MEGAN). Datos da superficie terrestre e estimacións de deposición de SEEDS SEEDS propuxo engadir un sistema de modelado de asimilación de datos da superficie terrestre fóra de liña á cadea de produción CAMS, vinculando un modelo de vexetación da superficie terrestre a modelos de composición atmosférica que permitan retroalimentacións vexetación-meteoloxía que impactan na composición atmosférica. O modelo da superficie terrestre que serve de base para esta abordaxe (SURFEX) demostrou ter un alto nivel de habilidade á hora de simular a dinámica da vexetación e do solo.

A comparación co SIF de TROPOMI mostra que a asimilación do IAF de CGLS mellora a consistencia das simulacións do modelo co SIF. Esta comparación establece SURFEX como unha base excelente para simular a deposición seca sobre a vexetación. Ademais, a abordaxe do sistema Terra permite a representación de interaccións e dinámicas complexas debidas a secas e ondas de calor. Algoritmo de asimilación de datos SEEDS. SEEDS desenvolveu un algoritmo avanzado de asimilación de datos (4DEnVar) para mellorar as previsións da calidade do aire no sistema operativo CAMS. Este é código de código aberto que axuda a facilitar unha mellor explotación dos datos horarios de Sentinel 4. Está dispoñible para a súa descarga no portal de datos SEEDS. Camiños cara á operativización en CAMS Os seguintes métodos SEEDS xa están en camiño de ser operativizados con CAMS:

  • Os produtos de emisións DECSO e de arriba abaixo están agora incorporados a CAMEO, un novo proxecto de alta tecnoloxía para apoiar a evolución dos CAMS.
  • CAMS indicou interese en adoptar o enfoque de vexetación superficial terrestre de SEEDS incorporándoo á cadea de produción. Foi difícil demostrar o valor engadido dos produtos SEEDS cando se empregan como entrada na cadea de previsións do CAMS.

Isto débese a que as puntuacións da análise CAMS están baseadas en datos asimilados, de xeito que os cambios nos datos de entrada non modifican significativamente as puntuacións.

En retrospectiva, o deseño de experimentos para demostrar melloras nas puntuacións de rendemento operativo dos CAMS empregando produtos SEEDS debería centrarse nos datos de previsión e avaliar a variabilidade temporal dos SEEDS. Participación das partes interesadas: SEEDS celebrou tres conferencias e tres obradoiros de cocreación para fomentar o coñecemento entre as partes interesadas dos sectores industrial, agrícola e da xestión ambiental urbana, ademais de difundir e presentar resultados á comunidade científica en múltiples foros.

Existe un claro interese nos resultados de arriba abaixo das emisións de SEEDS por parte de calquera parte interesada no desenvolvemento de inventarios de abaixo a arriba. Non obstante, foi difícil interactuar coas partes interesadas na agricultura tanto en cuestións de emisións como de deposición. A maioría dos intereses das partes interesadas na agricultura privada céntranse na fertilización e na maximización do rendemento; O uso de produtos SEEDS require actividades adicionais de creación de valor para garantir a súa adopción. Os emisores industriais privados foron igualmente difíciles de interactuar a nivel de conferencia, pero están máis interesados nos intercambios bilaterais.

Descrición contextual

Un obxectivo central do proxecto H2020 SEEDS foi informar e apoiar a evolución do Servizo de Monitorización Atmosférica de Copernicus (CAMS) mediante a creación dunha proba de concepto para un novo servizo que utilice datos de satélites para obter mellores estimacións de emisións e deposición. O proxecto xerou unha cantidade impresionante de información nova baseada en datos satelitales, demostrando, entre outras cousas, as capacidades de TROPOMI para os servizos de validación de emisións.

O proxecto proporcionou novas estimacións descendentes das emisións antropoxénicas (NOx, NH3 e queima de biomasa) e bioxénicas (VOCB); Novas abordaxes para a modelización da superficie terrestre en combinación con modelos de transporte químico para describir os impactos da seca, as ondas de calor e a vexetación na deposición de contaminación superficial; e novos métodos de asimilación de datos para preparar novas observacións da calidade do aire empregando satélites xeoestacionarios, como Sentinel-4.

Obxectivos

O obxectivo principal de SEEDS é desenvolver un servizo complementario ao Servizo de Monitorización da Atmosfera de Copernicus (CAMS) sobre emisións e deposición de contaminantes que mellorará o uso das observacións por satélite e proporcionará novos produtos para impulsar a competitividade europea na xestión da calidade do aire (AQ), a agricultura de precisión e as aplicacións industriais. SEEDS integrará os datos CAMS coas observacións dos satélites Copernicus Sentinel empregando asimilación de datos, modelización inversa, modelización da superficie terrestre e aprendizaxe automática para proporcionar estimacións actualizadas e de última xeración dos fluxos de contaminantes superficiais (NOx, NH3, ozono, COV bioxénicos), tanto de emisión como de deposición. SEEDS demostrará que un mellor uso dos datos satelitais sobre emisións e deposición non só mellorará a calidade dos produtos CAMS existentes, senón que tamén permitirá novos produtos e aplicacións en novas áreas de mercado. A produción de SEEDS terá como obxectivo a súa operacionalización máis alá de SEEDS.

As emisións mellorarán mediante o uso de información satelital mediante modelización inversa. A deposición mellorarase mediante a asimilación da información satelital sobre a superficie terrestre na cadea de produción. Demostrarase a capacidade dos novos produtos de emisións para a notificación de actividades industriais e iniciaranse actividades para apoiar a adopción da notificación de emisións por parte das partes interesadas industriais europeas. SEEDS céntrase nas deposicións de compoñentes de nitróxeno e ozono en previsión da demanda destes produtos por parte do sector agrícola, que se beneficiará da mellora da deposición atmosférica e dos produtos de concentración para a súa avaliación de impacto. Os produtos de datos SEEDS estarán dispoñibles nunha plataforma informática específica e promocionaranse mediante obradoiros de cocreación e redes científicas e de usuarios. Esta plataforma facilitará a explotación dos produtos de datos SEEDS e mellorará a creación de actividades posteriores, incluíndo vías de innovación vinculadas a partes interesadas industriais, agrícolas e agrícolas. O compromiso de AQ incorporará a ciencia cidadá.

Resultados

Os conxuntos de datos do proxecto SEEDS constitúen o seu legado, como primeira proba de concepto das capacidades dos datos de TROPOMI para mellorar as emisións dos satélites. O portal SEEDS adoptou unha abordaxe FAIR e propón o uso de ferramentas de visualización que se poden implementar en WEKEO e CAMS ADS. O portal SEEDS conta con oito conxuntos de datos únicos de emisións e dez conxuntos de datos únicos de superficie terrestre e deposición. O proxecto xa produciu catro publicacións e ten cinco máis en desenvolvemento.

SEEDS demostrou que se pode obter información valiosa sobre as emisións de TROPOMI e CrIS mediante o uso de modelos inversos. Demostrou como estes produtos poden ser empregados por grupos urbanos, rexionais e nacionais interesados en validar as emisións de abaixo cara arriba, especialmente no que respecta ás tendencias, as variacións mensuais e a identificación de lagoas. Os produtos de emisións antropoxénicas de SEEDS poden ser empregados pola industria (metais, cemento, enerxía, petróleo e gas) como datos independentes e baseados na ciencia para validar as emisións mensuais do espazo, pero este traballo require enfoques bidireccionais.

Espérase que a información sobre as emisións de amoníaco de SEEDS e os produtos do índice de humidade do solo e área foliar de SEEDS apoien as prácticas de xestión ambiental na agricultura de precisión, mentres que os produtos de deposición de ozono e nitróxeno de SEEDS poden orientar as opcións de control da eutrofización e os danos no rendemento das colleitas. Para que estes datos sexan utilizados polas partes interesadas da agricultura, requírese unha abordaxe de xeración de valor, como vincular os datos a avaliacións socioeconómicas da cadea alimentaria ou a indicadores de restauración da natureza.

Coordinadores
  • STIFTELSEN NILU (NILU)