L'informatique avancée aide les scientifiques à suivre la pollution atmosphérique
Les dangers pour la santé et les impacts environnementaux des émissions provenant de l'industrie, des véhicules et d'autres sources sont bien établis : maladies cardiovasculaires, asthme et décès prématurés, ainsi que des dommages aux cultures et des épidémies de maladies chez certaines espèces d'arbres.
Pourtant, on sait peu de choses sur la manière dont les particules fines – de minuscules particules invisibles de poussière minérale, de carbone et d'autres produits chimiques – se déplacent dans l'atmosphère et leurs effets sur la santé des populations locales à travers le monde.
Cela change grâce au travail du Dr Randall Martin, un scientifique atmosphérique qui utilise des satellites de télédétection, la modélisation informatique et le calcul de recherche avancé pour identifier les tendances et l'ampleur de l'exposition humaine à ces polluants.
Martin faisait partie des six chercheurs canadiens qui ont rencontré des députés et des sénateurs sur la Colline du Parlement le 2 décembre pour montrer comment les investissements gouvernementaux dans le calcul de recherche avancé ont un impact à l'international, au niveau national et local.
Organisé par Compute Canada et co-animé par le président de la Chambre des communes Andrew Scheer, l'événement a attiré plusieurs parlementaires, dont le sénateur Kelvin Ogilvie et le ministre d'État (Sciences et Technologie) Ed Holder, qui a parlé de l'importance du calcul avancé pour plusieurs des plus grands projets scientifiques du Canada. “Les chercheurs au Canada génèrent des données d'une taille et d'une complexité sans précédent, et notre gouvernement s'engage à veiller à ce que le Canada reste à la pointe de cette technologie”, a déclaré Holder.
Par exemple, la modélisation mondiale et l'analyse des données satellitaires nécessitent des calculs intensifs et un vaste stockage de données – des technologies coûteuses et de pointe auxquelles Martin et son équipe peuvent accéder via ACENET et Compute Canada. “Nous ne pourrions pas répondre à ces questions scientifiques sans ce niveau de puissance de calcul”, a déclaré Martin. “Ces outils nous permettent de collaborer avec Santé Canada et Environnement Canada pour contribuer à la prise de décisions basées sur la science afin de protéger la santé et le bien-être des Canadiens.” Le groupe d'analyse de la composition atmosphérique de Dalhousie est le seul groupe de recherche au monde à avoir appliqué la télédétection par satellite pour déduire les concentrations à long terme de particules fines au niveau du sol à l'échelle mondiale.
Les instruments traditionnels de surveillance de la pollution de l'air basés au sol sont situés principalement dans les zones urbaines, laissant les communautés rurales et éloignées sans données sur la qualité de l'air qu'elles respirent.
Le groupe de Martin est capable de dresser un tableau plus complet et précis de la pollution de l'air pour des régions géographiques aussi petites que 10 kilomètres, en utilisant des données satellitaires publiques générées au cours de la dernière décennie par des agences spatiales du monde entier, y compris la NASA. “La NASA a investi des milliards de dollars dans la préparation et le lancement de ces satellites ainsi que dans la collecte de données, et pour des investissements relativement modestes ici en termes de calcul et de personnel, nous pouvons tirer parti de cet investissement substantiel”, a-t-il déclaré.
Les plus grandes surprises de la recherche ont été dans les régions du sud et de l'est de l'Asie, du nord de l'Afrique et du Moyen-Orient où les centrales électriques au charbon et la poussière minérale transportée par le vent ont contribué à une pollution atmosphérique significative. D'autres “points chauds” de pollution ont été identifiés au-dessus de l'est de l'Amérique du Nord et du nord de l'Europe.
Cette recherche aide les scientifiques et les décideurs à comprendre comment les produits chimiques dans l'atmosphère affectent le changement climatique et la qualité de l'air. Le gouvernement canadien a utilisé les données de Martin pour développer des normes de qualité de l'air plus strictes et plus complètes pour les particules fines, un composant majeur du smog.
Le travail de son équipe a également contribué à plusieurs évaluations mondiales de haut niveau menées par l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), l'Organisation mondiale de la Santé (OMS) et d'autres agences internationales. Le groupe de Martin a également joué un rôle de premier plan dans le développement d'un modèle tridimensionnel global open-source de la composition atmosphérique appelé GEOS–Chem, utilisé par plus de 70 institutions à travers le monde.
Il permet d'évaluer les sources et les processus qui affectent la qualité de l'air. “Un avantage possible de notre recherche est l'augmentation de l'espérance de vie des personnes à travers le monde grâce à des politiques améliorées qui purifient l'air que nous respirons”, a déclaré Martin. “Cela pourrait également contribuer à une meilleure compréhension des effets des activités humaines sur le changement climatique et mener à des décisions plus éclairées sur la manière dont nous pourrions mieux gérer cette question complexe.”