Sentinel-4: новий рівень моніторингу забруднення повітря

Підвищення якості моніторингу атмосфери — один із ключових пріоритетів сучасної геоінформаційної аналітики. Європейська місія Sentinel-4, що входить до програми Copernicus, відкриває нову еру у спостереженнях за повітрям, пропонуючи детальні дані про вміст шкідливих речовин у реальному часі.

Що таке Sentinel-4 і чим він особливий

Sentinel-4 — це високотехнологічний спектрометр у діапазоні ультрафіолетового, видимого та ближнього інфрачервоного світла (UVN), розміщений на супутнику Meteosat Third Generation Sounder 1 (MTG-S1). Запущений у липні 2025 року, він працює з геостаціонарної орбіти на висоті близько 36 тисяч кілометрів.

Головна перевага місії — можливість отримувати спостереження щогодини, безперервно відстежуючи зміну стану атмосфери над Європою та Північною Африкою. Така частота спостережень дає змогу аналізувати короткострокові процеси забруднення, що раніше було неможливо при використанні орбітальних місій із полярною траєкторією.

Sentinel-4 вимірює концентрації ключових забруднювачів, зокрема:

• діоксиду азоту (NO₂)

• сірчистого газу (SO₂)

• озону (O₃)

• формальдегіду (HCHO)

• гліоксалю та інших газів, що впливають на якість повітря

Перші результати та їхнє значення

Перші зображення Sentinel-4 показали високий рівень деталізації та точності вимірювань. Зокрема, на картах чітко видно скупчення діоксиду азоту в індустріальних районах Північної Італії, хмари сірчистого газу над вулканом Етна та підвищену концентрацію озону над Балканами.

Перше зображення діоксиду азоту з Sentinel-4, що відображає тропосферний діоксид азоту з чіткими осередками забруднення, видимими вздовж узбережжя Середземного моря та над долиною По в Італії

Такі спостереження мають велике значення для систем екологічного моніторингу, адже дозволяють:

• виявляти локальні джерела забруднення

• прогнозувати рух шкідливих речовин у повітрі

• попереджати населення про погіршення якості атмосфери

• підтримувати наукові дослідження та моделі кліматичних змін

Зображення діоксиду сірки з Sentinel-4, гора Етна, Італія

Як працює технологія

Інструмент Sentinel-4 аналізує відбитий сонячний спектр, визначаючи, які гази поглинають певні довжини хвиль. На основі цих спектральних «відбитків» формується детальна карта концентрацій забруднювачів.

Геостаціонарна орбіта дозволяє супутнику постійно спостерігати за одним і тим самим регіоном, забезпечуючи високу часову роздільність — один із головних факторів для точного аналізу динаміки процесів у атмосфері.

Практичні застосування для ГІС-аналітики

Завдяки регулярним спостереженням Sentinel-4 відкриває нові можливості 

• створення динамічних карт якості повітря у часовому розрізі

• інтеграція даних у міські ГІС-платформи та системи «розумного міста»

• побудова аналітичних моделей впливу транспорту чи промисловості на навколишнє середовище

• формування оперативних прогнозів поширення забруднень

• підтримка кліматичних досліджень і державних екологічних програм

Таким чином, Sentinel-4 не лише надає нові супутникові дані, а й формує основу для прийняття стратегічних рішень у сфері екологічного управління.

Попри значні досягнення, технологія має й обмеження. На точність вимірювань впливають хмарність, атмосферна турбулентність та сезонні коливання. Крім того, обробка великого обсягу спектральних даних потребує потужних обчислювальних ресурсів і сучасних алгоритмів штучного інтелекту.

Однак розвиток цифрової екосистеми Copernicus та інтеграція даних Sentinel-4 із наземними сенсорами поступово усувають ці бар’єри, відкриваючи шлях до повноцінної системи моніторингу атмосфери в реальному часі.
У майбутньому дані Sentinel-4 стануть основою для формування європейських карт якості повітря, прогнозних моделей кліматичних процесів і розвитку нових підходів до управління екологічними ризиками.

Джерело: Європейське космічне агентство