AirCrowd

Surveillance de la qualité de l'air avec une solution reproductible, évolutive et complétée par des mesures participatives

Présentation

AirCrowd vise à développer une solution technique innovante ainsi qu'une démarche participative pour répondre à l’aggravation de la pollution atmosphérique dans les pays du Sud, avec ses conséquences sanitaires, environnementales et économiques majeures pour la population et les territoires concernés. Le démonstrateur est mis en œuvre en région Sud Provence-Alpes-Côte d’Azur avec l’objectif ultime d’appliquer la solution aux pays du Sud.

La pollution de l’air constitue une menace majeure pour la santé à travers les maladies respiratoires et cardio-vasculaires, responsables chaque année de près de 7 millions de décès dans le monde. La grande majorité des victimes (90 %) se trouve dans des pays à revenu faible ou intermédiaire, notamment en Asie et en Afrique. Les principales causes sont les particules fines (PM2,5 et PM10), le dioxyde d’azote (NO₂) et l’ozone (O₃), tous issus des activités humaines. Avec la croissance urbaine rapide – dépassant parfois 5 % par an – et les effets du changement climatique qui aggravent les pics de pollution, les épisodes de pollution atmosphérique deviennent plus fréquents et plus intenses.

Dans les zones urbaines, la pollution dépasse régulièrement les seuils fixés par l’OMS, exposant particulièrement les populations vulnérables comme les enfants, les personnes âgées ou les patients fragiles. Pourtant, les données disponibles sur la qualité de l’air restent insuffisantes dans la majorité des villes : les capteurs au sol, bien que fiables, sont coûteux et limités en nombre, tandis que les satellites offrent une couverture étendue mais une précision encore trop faible à l’échelle urbaine. Ces lacunes freinent la capacité à agir des pouvoir publique et peuvent rendre les réponses locales inadaptées et inefficaces

Le projet AirCrowd vise à développer une solution technique innovante et à faible coût, afin de rendre la production de données sur la qualité de l’air plus accessible et plus facilement déployable. La région Sud Provence-Alpes-Côte d’Azur sert de zone de démonstration, notamment sur la commune de Gardanne et autour de l’étang de Berre. Le projet s’appuie sur des conditions de mise en œuvre proches de celles rencontrées dans les pays du Sud, en travaillant uniquement avec des données disponibles ou pouvant être déployées sur place et en associant des acteurs locaux tels que les FabLabs pour garantir la mise en œuvre et la pérennité des solutions.

AirCrowd a ainsi pour objectif de tester en PACA une approche qui pourra être adaptée et reproduite dans d’autres contextes, notamment dans les régions sous-desservies où l’accès aux infrastructures de surveillance reste limité. En combinant innovation technique, participation locale et faible coût, le projet ouvre la voie à une surveillance de la qualité de l’air à la fois fine, abordable, adaptée aux besoins des territoires et incluant les populations locales.

Approche et méthodologie

Le projet vise à mesurer, à faible coût, la qualité de l'air sur les zones urbaines en combinant des données satellite et des données terrestres issues d'un réseau de micro-stations de mesures environnementales, à observer l'incidence de la qualité de l'air ambiant sur la santé des habitants, à impliquer la population et les acteurs locaux dans une démarche collective, à encourager les évolutions des habitudes de vie et comportements individuels, et in fine à inciter à l'action publique.

La proposition de valeur, en comparaison des solutions existantes (stations industrielles de mesure de la qualité de l'air coûteuses et difficiles à maintenir, mesure satellite avec une précision faible et dépendant de l’aérologie), est de fusionner différentes sources de données (données environnementales terrestres et spatiales, données de santé locales), de produire des cartes haute résolution (jumeau numérique) à partir de ces données, et de modéliser des stratégies alternatives de développement urbain basées sur ces jeux de données et des ‘serious games’.

Figure 1: Solution AirCrowd

Site(s) d’application

Données

Satellite

• Copernicus Sentinel-5P Niveau 2
• Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS)

Autres

• Données TeleCense : empreinte du bâti issue de Sentinel-1 & 2, répartition activités humaines (résidentiel, non résidentiel, industries, transport), estimation et projection de la population, répartition en genre et en tranches d’âge
• Données de trafic routier, aérien et maritime
• Données des micro-stations Open Source QameleO, conçues par l’IRD dans le projet et expérimentées à Dijon et Dakar
• Données météorologiques : températures, pluie et vent (ERA5)
• Données de santé : étude IRD du projet AirQali-4-AsmAfri (A4A) qui établit la relation entre la pollution atmosphérique et l'asthme chez les enfants au Bénin

Résultats – Produit(s) final(aux)

Face aux enjeux sanitaires majeurs liés à la pollution atmosphérique, AirCrowd combine plusieurs innovations pour développer en France métropolitaine un démonstrateur qui soit transposable dans les pays du Sud :

• Un réseau de micro-stations pour la mesure spatialisée de la pollution urbaine, un modèle open source construit sur place (FabLAB), à faible coût et réparable localement.
• Un logiciel d’analyse des données atmosphériques satellitaires et d’aide au positionnement des stations terrestres de mesure et à la calibration des capteurs.
• Une plateforme d’agrégation des données environnementales, terrestres et satellitaires, et données de santé générant des cartes de la qualité de l’air et des indicateurs spatialisés de pollution et de risque sanitaire.
• Des outils de modélisation et de scénarisation (‘serious game’) pour la sensibilisation et l’action des pouvoirs publics et privés locaux.

Les données Copernicus et le service TeleCense sont hébergées sur le sobloo, plateforme cloud d’Airbus et Orange. Le service proposé par le projet (plateforme d’agrégation des données environnementales, terrestres et satellitaires, et données de santé générant des cartes de la qualité de l’air et des indicateurs spatialisés de pollution et de risque sanitaire) sera également hébergé sur sobloo ou sur la nouvelle plateforme Copernicus Data Access Service.

Figure 2: Impacts Attendus de la solution AirCrowd

Références

• Ngom, Bassirou, Moussa Diallo, Madoune Robert Seyc, Mamadou Simina Drame, Christophe Cambier, et Nicolas Marilleau. « PM10 Data Assimilation on Real-time Agent-based Simulation using Machine Learning Models: case of Dakar Urban Air Pollution Study ». In 2021 IEEE/ACM 25th International Symposium on Distributed Simulation and Real Time Applications (DS-RT), 1‑4. Valencia, Spain: IEEE, 2021.

• Laëticia Gutman, Vanessa Pauly, Veronica Orleans, Damien Piga, Yann Channac, Alexandre Armengaud, Laurent Boyer, Laurent Papazian, 2022. Impact de l'exposition chronique aux polluants atmosphériques sur l'incidence et la mortalité du Syndrome de Détresse Respiratoire Aigüe (SDRA) en Région Sud Provence-Alpes-Côte d’Azur

• Integrating Care to Prevent and Manage Chronic Diseases: Best Practices in Public Health, OECD. Editions OCDE, Paris, 2023

Projets liés

• MASK@PACA, projet FEDER-FSE 2014-2020 - Appel PI2c-2017
• AIRQALY-4-ASMAFRI “Air quality and quality of life for asthmatic children in Africa” (IRD, Richard Lalou 2021-2024)