Des capteurs prennent le tram
Des chercheurs de l'ETH Zurich mesurent depuis près de deux ans la qualité de l'air le long des lignes de tramway zurichoises. Ils présentent maintenant pour la première fois des cartes qui montrent très précisément quand et où la pollution de l'air est la plus élevée à Zurich.
Environ 200 millions de passagers se laissent transporter chaque année par le tram à travers Zurich. Certains trams ont toutefois encore à leur bord des "resquilleurs" au service de la science. En effet, dix trams des VBZ ne transportent pas seulement des passagers, mais servent également de stations mobiles de mesure de l'air. Sur leurs toits, de petits bo?tiers fournissent inlassablement depuis près de deux ans des données sur la qualité de l'air. Les stations de mesure sont gérées par des scientifiques autour de Lothar Thiele, professeur à l'Institut d'informatique technique et de réseaux de communication, dans le cadre du projet Opensense. Aujourd'hui, l'équipe de recherche présente pour la première fois des cartes détaillées de la qualité de l'air à Zurich, établies à l'aide de ces données.
Station de mesure dans une bo?te à chaussures
30 millions de mesures, c'est à ce fier ensemble de données qu'Olga Saukh, David Hasenfratz et Christoph Walser de l'équipe de recherche de Thiele peuvent aujourd'hui se référer. Ces données sont uniques, car elles représentent l'ensemble de la ville avec une densité sans précédent. Les bo?tes de la taille d'une bo?te à chaussures déterminent la proportion d'ozone, de monoxyde de carbone et de poussières fines dans l'air. En moyenne, les bo?tes font une mesure toutes les cinq secondes. Lorsque le tram est en marche, les chercheurs mesurent la qualité de l'air à une distance d'environ 50 mètres. Pour pouvoir effectuer autant de mesures, l'équipe a d? développer des bo?tiers de mesure spéciaux, con?us pour une utilisation mobile. "Il a été extrêmement difficile de trouver les bons capteurs, qui soient petits et utilisables de manière mobile", explique Saukh. L'équipe a notamment trouvé ce qu'elle cherchait à la haute école spécialisée du nord-ouest de la Suisse. Les capteurs de poussières fines qui y ont été développés sont idéaux pour le projet Opensense. La grande qualité des mesures ainsi qu'un étalonnage et une maintenance automatisés des capteurs n'ont été possibles que parce que les chercheurs de l'ETH ont travaillé avec leurs propres stratégies et algorithmes.
Précis à 100 mètres près
A partir de ces données, l'équipe de recherche a maintenant établi des cartes de pollution de la ville de Zurich, avec une résolution temporelle et spatiale jamais atteinte jusqu'à présent. Concrètement, cela signifie que les nouvelles cartes sont précises à 100 m près et que les chercheurs peuvent établir des cartes annuelles, mensuelles et même journalières. Ainsi, par exemple, la concentration accrue de particules fines le long des principaux axes routiers est clairement visible au printemps sous la forme d'une ligne jaune. En hiver, les concentrations peuvent augmenter si fortement en raison des conditions météorologiques que des parties entières de la ville sont colorées en jaune ou même en rouge - ce qui signifie une très forte concentration.
Comme les mesures ont lieu le long des lignes de tram, les lacunes de données entre les lignes de tram doivent être comblées à l'aide de modélisations. Hasenfratz explique comment cela fonctionne : "Nous avons encore combiné nos propres données avec d'autres données librement accessibles, comme le volume du trafic ou la densité des maisons. Nous obtenons ainsi une bonne image globale de la ville".
Regard détaillé sur la qualité de l'air
Comme de nombreuses personnes ressentent des troubles de la santé lorsque les concentrations d'ozone ou de particules fines sont trop élevées, l'intérêt de déterminer le plus précisément possible la pollution dans la région de Zurich est grand. Les chercheurs d'Opensense ne sont donc pas les seuls à effectuer des mesures de la qualité de l'air. Ainsi, le page externeRéseau national d'observation des polluants atmosphériques (NABEL) de l'OFEV et de l'Empa, une station de mesure près de la caserne et le page externeRéseau Air Est, une association des cantons de Suisse orientale, détermine régulièrement les niveaux de pollution sur quatre sites. "Nous sommes en contact régulier avec ces stations de mesure fixes et le fait que nous arrivions aux mêmes résultats là où nous avons des données comparables est un argument en faveur de nos mesures", explique Saukh. Lorsqu'il s'agit d'évaluer la qualité de l'air à Zurich, les chercheurs d'Opensense sont soutenus par Christoph Hueglin, un expert en qualité de l'air de l'Empa et chef de projet de NABEL. Pour Hueglin, il est clair que "les résultats d'Opensense permettent d'avoir une vue détaillée de la répartition des polluants atmosphériques dans la région de Zurich, mais les concentrations mesurées se situent dans la fourchette attendue".
Recommandation de jogging mobile
Les bo?tiers d'Opensense vont continuer à sillonner Zurich et à fournir des données pendant encore deux ans. ? l'avenir, les données collectées sur mobile pourraient également être consultables sur mobile. On pourrait imaginer que des cartes actualisées puissent être consultées à tout moment via un smartphone. Hasenfratz réfléchit à des utilisations pratiques : "Les joggeurs ou les cyclistes pourraient par exemple décider ainsi quel parcours il vaut mieux éviter pendant une période donnée".
La résolution des cartes étant si précise, il serait en outre possible de déterminer avec plus de précision si les mesures visant à améliorer la qualité de l'air sont réellement efficaces et où leur influence se fait sentir. Gr?ce à leurs données, les chercheurs espèrent pouvoir déterminer l'impact sur la qualité de l'air de mesures techniques de circulation telles que le contournement ouest ou l'utilisation de meilleurs filtres à particules sur les véhicules.
Autre avantage du projet Opensense : la pollution atmosphérique relativement faible à Zurich aide à tester et à améliorer la précision et la sensibilité du système de mesure. Les bo?tiers pourraient donc très bien être utilisés dans d'autres régions régulièrement confrontées à une pollution atmosphérique élevée.
L'étude est en ligne disponible sur le site de l'institut.