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PM#GRID
PM#GRID - Desenvolvimento de uma Aplicação em Ambiente GRID para Mapeamento de Poluição Atmosférica à Escala Europeia
Outros participantes: Terradue Srl (Terradue)
Investigador responsável: Francisco Manuel Freire Cardoso Ferreira
Financiamento: 98.000 €
As partículas atmosféricas em suspensão (PM) representam um dos maiores problemas mundiais de poluição atmosférica, afectando significativamente a qualidade do ar às escalas local, regional e global. Compostas de uma complexa mistura de partículas líquidas e sólidas com tamanho e composição variáveis, as suas fontes podem ser naturais (p.ex. poeiras de áreas áridas) e antropogénicas (p.ex. tráfego, indústria e queima de biomassa). As PM têm um impacto importante sobre a saúde pública, o qual inclui o aumento da incidência de doenças respiratórias e cardiovasculares e mortalidade prematura. Para além disso, o aumento da sua concentração está associado a processos de alterações climáticas.
As PM variam consideravelmente nos domínios espacial e temporal, especialmente devido à multiplicidade de origens e capacidades de transporte, constituindo o seu mapeamento um real desafio a estas diferentes escalas espaciais, aos quais a tradicional monitorização, ao nível do solo, é incapaz de responder. As redes de monitorização da qualidade do ar, normalmente concentradas em áreas urbanas, fornecem dados insuficientes para que se possam inferir os padrões de distribuição regionais e globais. A modelação física pode ser usada para melhorar esta representação espacial mas a acurácia dos seus resultados é afectada por incertezas relacionadas com os inventários de emissão associados e com o facto das medições no solo serem esparsas e pontuais.
Neste contexto, os dados de detecção remota aparecem como uma ferramenta que pode potenciar a acurácia e incerteza necessárias a um mapeamento adequado das concentrações de PM, através de algoritmos físicos ou estocásticos que utilizam indicadores de PM. A Densidade Óptica de Aerossóis (AOD) que mede as concentrações de aerossóis presentes na coluna atmosférica, pode ser utilizada como estimativa indirecta das concentrações de PM no solo. A implementação operacional de algoritmos desta natureza pode permitir o desenvolvimento de métodos de integração de dados de satélite e ao nível do solo, visando a construção de mapas de PM através de inovadoras metodologias estatísticas e do uso de produtos de detecção remota.
Apesar de identificadas de modo claro pela comunidade científica, as infraestruturas disponíveis não criam a interoperação e colaboração necessárias à computação dos volumes de dados e níveis de processamento requeridos por este tipo de modelos. A implementação metodológica desta infraestrutura ainda constitui um desafio computacional, em termos de conceptualização de um sistema integrado desta natureza e da integração de análises estatísticas a esta dimensão.
É neste particular que as tecnologias grid actuais podem proporcionar uma verdadeira revolução. Em particular, o projecto de infraestrutura de procura GRID da Agência Espacial Europeia (ESA), o G-POD (http://eogrid.esrin.esa.int), apto a lidar com grandes volumes de dados caracterizadores da Observação Espacial da Terra (EO) e servindo-se de aplicações complementares que processam longos períodos de observação para:
- Validar continuamente os algoritmos inerentes e produzir produtos altamente resilientes e confiáveis;
- Gerar séries globais e/ou temporais longas
O ambiente G-POD, acoplado a uma rede de processamento distribuído, fornece a flexibilidade necessária à integração destas aplicações (sem qualquer re-engenharia ou código-fonte de acesso), possibilitando fluxos de dados, acessos e recursos de processamento e armazenamento partilhados entre instituições.
O projecto PMGRID ambiciona juntar os conhecimentos dos membros da equipa do IMAR em detecção remota e qualidade do ar com a vasta experiência da TerraDue em GRID computing para conseguir avaliar o uso potencial de uma plataforma grid para a geração de produtos de mapeamento das concentrações de PM (PM10 e PM2.5) à escala Europeia. Esta pré-operacionalização será desenvolvida através de sinergias de dados entre os dados de PM e de produtos de AOD de satélites da ESA e da NASA. Os objectivos a atingir são:
1) Desenho e implementação da plataforma grid apropriada;
2) Desenvolvimento dos modelos estatísticos de estimação de PM a partir de produtos de satélite (AOD) padrão;
3) Produção de mapas de concentração de PM à escala Europeia;
4) Integração de uma instituição nacional na estrutura GRID já operacional (ESA G-POD)
Este projecto terá um impacto global muito relevante, já que os mapas de PM optimizados espacial e temporalmente serão um recurso muito valioso para vários utilizadores-alvo. A comunidade científica obterá melhores dados para validação de modelos, bem como dados de entrada bem mais robustos para a formulação de inventários de emissão e/ou determinação de índices de exposição em estudos epidemiológicos. O público em geral acederá a dados mais compreensíveis e abrangentes, enquanto os decisores políticos poderão fazer uso de uma avaliação da qualidade do ar mais integrada, a qual permitirá a implementação de políticas e medidas cada vez mais eficazes.
