Surveillance par satellite en quasi temps réel des émissions d’ammoniac

Tuesday, 14 April 2015

Des chercheurs de l’Institut Pierre Simon Laplace (IPSL, UVSQ / CNRS / CNES / CEA / ENS Paris / École polytechnique / IRD / Université Paris Diderot / Université Paris Est Créteil Val de Marne / UPMC) et une équipe de l’Université libre de Bruxelles viennent de réussir à traiter pour la première fois en quasi temps réel les données de l’instrument satellitaire IASI pour en extraire des informations se rapportant aux concentrations atmosphériques d’ammoniac ce qui leur a permis de suivre en continu les émissions d’ammoniac responsables de la forte pollution de ces dernières semaines en Europe. Ces travaux devraient permettre d’améliorer la prévision de tels épisodes de pollution.

Ces dernières semaines les seuils de pollution ont été dépassés à plusieurs reprises dans les grandes villes européennes. À cette époque de l’année, c’est l’accumulation en particules fines, composées en grande partie de nitrate d’ammonium et de sulfate d’ammonium, qui en est la cause. L’ammoniac, qui émane principalement de l’épandage intensif au printemps de fertilisants agricoles azotés, contribue significativement à la formation de ces particules qui peuvent perdurer dans l’atmosphère pendant plusieurs jours et ainsi être transportées sur de longues distances (plusieurs centaines de kilomètres). Ce sont les conditions météorologiques de ces derniers jours (peu de vent et températures fraiches le matin) qui, en favorisant la formation de couches d’inversion qui bloquent les polluants au sol et combinées à la présence de gaz liés au trafic automobile et au chauffage résidentiel dans les grandes villes, ont favorisé la formation de ces particules.


Une des difficultés dans la prévision à court terme (quelques jours) de l’évolution des seuils de pollution est due à la méconnaissance des sources d’ammoniac liées aux activités agricoles et à l’élevage. L’ammoniac est en effet le plus mal connu des polluants régulés par les directives européennes pour la qualité de l’air : ses cadastres d’émission sont peu précis et sa surveillance globale et systématique est difficile. Une fois émis, l’ammoniac reste peu de temps dans l’atmosphère mais il engendre une cascade d’effets environnementaux.
Observations d’ammoniac par la mission satellite IASI, pour les journées du 06 au 09 avril 2015. Des émissions importantes sont observées en Bretagne, en Angleterre, en Espagne et dans la vallée du Pô. © Martin Van Damme (Université Libre de Bruxelles).

Des   chercheurs de l’IPSL travaillant sur la mission satellite IASI, en collaboration avec une équipe de l’Université libre de Bruxelles, ont mis au point une méthodologie qui permet d’isoler la signature de l’ammoniac du bruit de fond de l’instrument, qui enregistre quatre fois par jour la radiation infrarouge émise par la terre, à bord des satellites MetOp-A et MetOp-B. Grâce à une automatisation de la chaine de traitement et à l’obtention plus rapide des données via une antenne satellite, les chercheurs viennent de réussir à traiter les données en quasi temps réel, c’est-à-dire quelques heures après le passage du satellite, ce qui rend désormais possible la surveillance des sources d’ammoniac. Ils ont ainsi pu mesurer, avant leur propagation, les quantités élevées d’ammoniac émises notamment dans les régions agricoles et en partie responsables de la forte pollution qu’ont connue les villes européennes ces dernières semaines.


Observations d’ammoniac par la mission satellite IASI, pour les premières semaines de février, mars et avril. Des émissions importantes sont observées en Bretagne, en Angleterre, en Espagne et dans la vallée du Pô. © Martin Van Damme (Université Libre de Bruxelles)
Observations d’ammoniac par la mission satellite IASI, en moyenne pour tous les mois de mars entre 2008 et 2015. Des émissions importantes sont observées au-dessus de la Bretagne, du Benelux, dans le Nord de l’Espagne et de l’Allemagne et dans la vallée du Pô. © Martin Van Damme (Université Libre de Bruxelles)



Des sources importantes d’ammoniac sont détectées chaque année à la même époque, mais elles connaissent des variations trop importantes en intensité et en localisation pour qu’il ait été possible jusqu’à présent de faire des prévisions. L’obtention en quasi temps réel de ces inventaires permet désormais d’envisager d’améliorer dans le futur les prévisions du contenu en particules en Europe.

Contact(s):
  • Cathy Clerbaux, LATMOS/IPSL
    cathy [dot] clerbaux [at] latmos [dot] ipsl [dot] fr, 01 44 27 32 21