Rôle des feux de biomasse dans les profils troposphériques de monoxyde de carbone
Publié par Adrien le 12/12/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Les feux de biomasse émettent chaque année dans l'atmosphère une quantité importante de polluants. Ces panaches de pollution impactent localement et régionalement la couche limite (variable, de 0 à 2 km au-dessus de la surface terrestre), mais peuvent également être transportés plus haut en altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...), dans la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la...) libre (au-dessus de la couche limite) où les vents plus forts favorisent leur transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la...) sur de longues distances, avec des impacts à l'échelle globale. Une équipe du Laboratoire d'Aérologie (LA - OMP, CNRS/UT3 - Paul Sabatier) a analysé l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) des profils verticaux de monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule...), disponibles dans la base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations...) IAGOS, entre 2002 et 2017 sur une vingtaine d'aéroports répartis dans le monde (Le mot monde peut désigner :). Ces travaux ont permis de déterminer l'origine de ces panaches et montrent la contribution majeure des feux de biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de...) sur la plupart des aéroports étudiés.

Du fait de son temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de vie (La vie est le nom donné :) relativement long, le monoxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (CO) - second composé après le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule...), émis par la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) incomplète de combustibles carbonés, principalement au travers des activités anthropiques ou lors des feux de biomasse - est couramment employé pour suivre le transport des panaches de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].). Depuis 2002, l'infrastructure de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) européenne IAGOS opère des mesures de CO dans la troposphère à l'aide d'avions de ligne commerciaux dans de nombreuses régions du monde. Lors des phases de décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) et d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions...) entre la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) et 10-12 km d'altitude, ces avions interceptent couramment des panaches de pollution très intense dont la source d'émission (naturelle ou anthropique) et l'origine géographique ne sont que très partiellement connues.


Figure: Distribution saisonnière des anomalies de CO (par rapport à la climatologie) classées suivant leur type (BB: majoritairement liées aux feux de biomasse, AN: majoritairement liées aux émissions anthropiques, MIX: mélange des deux types d'anomalies) aux différents clusters d'aéroports. Les résultats sont présentés pour: l'ensemble des anomalies (CO>0), les 25% plus fortes anomalies (CO>75), les 5% plus fortes anomalies (CO>95) et les 1% plus fortes anomalies (CO>99). Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'anomalies considérées est indiqué sous chaque ensemble de barres.

Pour mener cette étude, des chercheurs du Laboratoire d'aérologie ont analysé près de 30 000 profils verticaux de CO entre 2002 et 2017 sur une vingtaine d'aéroports répartis en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme...), Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique par l'océan...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface...) et Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres émergées....). Des simulations de rétro-trajectoires couplées à des inventaires d'émission de CO réalisés avec l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande rentabilisation de...) SOFT-IO, développé au Laboratoire d'aérologie (http://www.aeris-data.fr/soft-io/), ont permis de déterminer la source d'émission et l'origine géographique de ces panaches.

Concernant les plus intenses panaches, les résultats montrent la contribution majeure des feux de biomasse sur la plupart des aéroports étudiés, à l'exception du Japon et de l'Inde où la source anthropique domine. Par exemple, les feux contribuent en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) à 45% aux 1% plus forts panaches observés en Allemagne, ce chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) atteignant 70% pour le nord-est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est est opposé au sud-ouest.) des États-Unis et le sud-est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) de la Chine, et 90% pour la Namibie. Les résultats mettent également en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) la forte saisonnalité de ces contributions, en lien avec les variations saisonnières associées aux principales régions sources associées (zones boréales nord-américaine et sibérienne, Sud-est asiatique et Afrique).

Ce jeu de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) est disponible dans la base de données IAGOS (via http://www.iagos.org) et sera très utile aux nombreux utilisateurs comme le Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) pour valider les modèles globaux et régionaux, offrant ainsi de nouveaux diagnostics sur l'origine de la pollution.
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