Air Quality Monitoring and Data Management in Germany – Status Quo and Suggestions for Improvement

Abstract

Abstract. This paper proposes a novel approach to facilitate air quality aware decision making and to support planning actors to take effective measures for improving the air quality in cities and regions. Despite many improvements over the past decades, air pollutants such as particulate matter (PM), nitrogen dioxide (NO2) and ground-level ozone (O3) pose still one of the major risks to human health and the environment. Based on both a general analysis of the air quality situation and regulations in the EU and Germany as well as an in-depth analysis of local management practices requirements for better decision making are identified. The requirements are used to outline a system architecture following a co-design approach, i.e., besides scientific and industry partners, local experts and administrative actors are actively involved in the system development. Additionally, the outlined system incorporates two novel methodological strands: (1) it employs a deep neural network (DNN) based data analytics approach and (2) makes use of a new generation of satellite data, namely Sentinel-5 Precursor (Sentinel-5P). Hence, the system allows for providing areal and high-resolution (e.g., street-level) real-time and forecast (up to 48 hours) data to inform decision makers for taking appropriate short-term measures, and secondly, to simulate air quality under different planning options and long-term actions such as modified traffic flows and various urban layouts.

Atmospheric air quality monitoring over the territory of Ukraine with specification over the cities using Sentinel-5P satellite data

“…У різних країнах Sentinel-5P зарекомендував себе як надійний допоміжний інструмент проведення аналізу та моніторингу якості атмосфер ного повітря [6][7][8][9][10]. Дані TROPOMI значно розширили можливості реаналізу хімічних складових атмосфери [11], який використовують не лише для інформування громадськості щодо стану забруднення, а й з метою отримання вхідної інформації для низки хіміко-метеорологічних моделей.…”

“…Дані TROPOMI значно розширили можливості реаналізу хімічних складових атмосфери [11], який використовують не лише для інформування громадськості щодо стану забруднення, а й з метою отримання вхідної інформації для низки хіміко-метеорологічних моделей. Результати нещодавніх досліджень свідчать, що використання даних Sentinel-5P дає змогу значно підвищити ефективність довгострокового планування щодо поліпшення якості атмосферного повітря і може стати одним з ключових джерел інформації для прийняття управлінських рішень, а також дозволить аналізувати вміст хімічних складових у межах міст [9]. Широкі можливості відкриваються і для ідентифікації джерел викидів [12].…”