R2DS Île-de-France

Réseau de Recherche sur le Développement Soutenable

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DECAPANT : DEvenir de la Composition Atmosphérique à PAris pour l’environnemeNT

Coordination : MENUT Laurent - IPSL, LMD

Objectifs scientifiques

L’objectif général de ce projet intégré est de quantifier et comprendre les processus qui contrôlent la pollution atmosphérique et les sources de gaz à effet de serre en région Île-de-France. Cela afin de prévoir leur évolution future pour différents scénarios de développement. Ce projet est donc l’intégration de différents projets ayant pour point commun d’être des projets « étude de la qualité de l’air à l’IPSL ». Ces objectifs se déclinent ainsi :

  • Mesurer les radicaux chimiques rapides qui contrôlent la formation de l’ozone de pollution en région Ile de France,
  • Quantifier les interactions rapides entre aérosols et composés organiques en atmosphère urbaine polluée, pour Paris et Pékin ;
  • Intégrer ces connaissances dans un modèle régional de chimie-transport pour améliorer la prévision des polluants d’intérêt pour l’environnement et la santé ;
  • Quantifier les sources et puits de CO2 et le rôle de sols de la région Ile de France dans la séquestration du carbone ; Sur ce sujet, voir Sequestration, les potentiel de l’île de France
  • Quantifier le bilan radiatif des polluants et des gaz à effet de serre pour la région Ile de France ;
  • Etablir différents scénarios d’émissions et de météorologie futurs en région parisienne pour évaluer les couplages entre climat-cycle du CO2 et qualité de l’air ;
  • Etablir l’impact de la région sur le climat en analysant les simulations avec et sans couplage.

Programme de travail

La pollution atmosphérique reste un problème de notre société, aujourd’hui un peu mieux compris mais encore mal controlé. Si ce problème persiste, c’est avant tout qu’il est difficile de le réduire efficacement et avec des moyens réalistes, dans une société qui ne fait que croitre et s’urbaniser. C’est en effet le bilan de processus physico-chimiques complexes, de natures différentes. A cette difficulté, il faut aussi ajouter qu’elle évolue avec le temps constamment dans sa forme et son intensité. Ainsi, la pollution que l’on essaie de réduire aujourd’hui n’est pas celle d’hier (le charbon, le soufre) et probablement pas celle de demain. Ce changement est lié à trois causes :

  • l’origine de ces pollutions a été identifiée et, en grande part, supprimée ou déplacée ;
  • nos besoins énergétiques sont croissants et d’autres types de sources sont aujourd’hui utilisées ;
  • notre mode de vie a changé puisque aujourd’hui 75% de la population mondiale vit en ville et que ce chiffre va certainement continuer à croitre . Pour les années à venir, on sait aussi que les particules vont devoir être mieux quantifiées et suivies, leur impact sanitaire devenant chaque année plus clair et par la même plus inquiétant. Ces particules constituent une part importante de cette pollution, venant s’ajouter à la pollution photo-oxydante.

Si l’on regarde vers notre futur, un élément supplémentaire s’ajoute à notre méconnaissance : les potentiels changements climatiques. Et la question reste ouverte : alors que la canicule de l’été 2003 a vu apparaitre des pics d’ozone record en région parisienne, quel sera l’impact sur la population si ce type d’évènement devrait se reproduire plus souvent ?

Etapes et partenaires

Afin de pouvoir proposer des solutions de réduction de cette pollution, il est nécessaire d’en connaître les différents acteurs et leurs interactions. Pour cela, le premier pas est de réaliser et analyser des mesures fines. Aujourd’hui, de grands progrès ont été réalisés dans le domaine de la chimie gazeuse. Il reste cependant des zones d’ombre, certainement responsables de l’incertitude, encore non négligeable, que l’on peut avoir sur les concentrations chimiques mesurées.
Pour cela, un premier volet concernera l’étude de la pollution photooxydante, principalement la mesure de différents radicaux ROx et de l’ensemble des paramètres qui contrôlent leur variabilité, devant permettre une meilleure compréhension de la chimie rapide qui y est liée. L’acquisition de connaissances sur ces processus s’avère fondamentale si l’on veut, à terme, proposer des simulations plus réalistes.

Cette information, proche du processus, sera complétée pour la partie aérosols, par des mesures en continue, elles-aussi en région parisienne. Ces mesures sont réalisées sur le site instrumental de l’IPSL, le SIRTA à Palaiseau. Basées sur de la télédetection active, elles permettront de suivre, à haute résolution temporelle, la structure verticale de l’atmosphère en région Parisienne.

L’ensemble de ces mesures et de leur analyse vont permettre d’affiner le réalisme des simulations réalisées avec CHIMERE sur la région Parisienne.
Ces dernières concernant les gaz et particules de pollution, une étude complémentaire à même de compléter le bilan de concentrations sur la région Parisienne est réalisée pour les flux de CO2.
Enfin, les éléments précédemment décrits sont repris dans leur ensemble et des scénarios futurs sont définis. Ces scénarios permettront de réaliser des simulations régionales avec des météorologies différentes mais réalistes. Elles intégreront aussi des concentrations chimiques de fond (i.e sur l’ensemble de l’atmosphère) représentant ce que pourrait être l’atmosphère du futur.

Enfin, à l’échelle régionale, on pourra finement étudier des scénarios futurs locaux, directement liés à des projets d’urbanisme, de modifications du trafic automobile, de l’implantation ou non de transport en communs différents mais aussi de l’impact de la sécheresse dans le sol sur la gestion des ressources en Ile de France, la végétation et la pollution atmosphérique. Ces scénarios seront construits selon des directives de développements régionaux envisagés. L’ensemble de ces axes constitue le projet intégré proposé. Le fruit de ces simulations avec scénarios sera des champs météorologiques et de concentrations, à fine échelle spatiale et temporelle, pour des situations envisageables dans le futur. Ces champs pourront être fournis et analysés dans le cadre de collaborations concernant des choix à faire sur l’évolution de l’urbanisme en région parisienne, l’infrastructure du trafic (particulier et transports en communs) ainsi que la conception même de batiments.

Coordination : MENUT Laurent