Etude de la pollution par l'ammoniac

Les activités humaines ont, au cours des dernières décennies, considérablement modifié les cycles biogéochimiques. C'est le cas notamment de l'ammoniac - NH₃ - qui représente près de 50% des émissions anthropiques d'azote. Afin de mieux évaluer la multitude et l'amplitude des impacts environnementaux, sociétaux et économiques associés à l'augmentation des émissions de NH₃, le projet de l'Université Libre de Bruxelles a pour objectif de mieux quantifier le bilan atmosphérique de NH₃ à l'aide de sondeurs infrarouges par satellite.

L'effet des émissions d'ammoniac

Selon l'Organisation mondiale de la santé (2018), la pollution de l'air ambiant est responsable d'environ 4,2 millions de décès par an. L'ammoniac (NH₃), qui représente 50% des émissions d'azote, joue un rôle clé dans la formation des particules atmosphériques (PM-Particule Matter). Au-delà de la qualité de l'air, le NH₃ contribue indirectement à l'évolution de notre climat - car les PM affectent le bilan radiatif de la Terre - et a de graves conséquences sur la biodiversité suite à son transport et à son dépôt.

En Europe, on estime que plus de 60 % de l'ensemble des écosystèmes sont exposés à des dépôts d'azote dépassant les seuils critiques*.

Les sources d'émissions de NH₃ et leurs conséquences

Le Pr Coheur et son équipe, de l'Université Libre de Bruxelles, ont pour objectif principal de fournir une vision complète et rigoureuse - qualitative et quantitative - de la contribution des sources locales, issues des industries et de l'agriculture, aux émissions totales de NH₃ dans le monde. Le projet vise également à évaluer l'impact de ces sources locales sur notre environnement et notre santé, localement et au-delà (transport transfrontalier de la pollution atmosphérique).

L'analyse des mesures satellitaires

L'étude permettra d'améliorer la compréhension de la distribution du NH₃ à des sources plus locales ainsi que son profil de distribution en fonction du temps et de la distance. 

 Pour ce faire, l'équipe du Pr Coheur va :

• quantifier et référencer les émissions de NH₃ d'origine agricole et industrielle à l'aide de mesures satellitaires.
• caractériser le cycle quotidien, hebdomadaire et saisonnier du NH₃ et le relier à des émissions industrielles, des pratiques agricoles et des conditions environnementales variables.
• mettre en œuvre ces caractéristiques spatiales et temporelles dans des modèles de pointe afin de mieux évaluer l'impact des émissions de NH₃ sur la qualité de l'air et l'environnement.
• déterminer l'évolution temporelle à long terme du NH₃ atmosphérique, sa réaction aux réglementations politiques, aux scénarios d'émissions futures et à notre climat changeant.

En savoir plus : étude de l'ammoniac à l'aide de sondeurs infrarouges (IR) par satellite

La pollution atmosphérique implique une succession de gaz à l'état de traces et de particules en suspension dans l'air, qui peuvent en partie être surveillés par des instruments localisés à la surface de la Terre. Cependant, même lorsqu'elles sont organisées en réseaux, ces mesures locales ne permettent pas de rendre compte de la complexité et de la variabilité de la composition de l'atmosphère.

Ces dernières années, des satellites d'observation de la Terre ont révolutionné notre vision du système atmosphérique global et de son empreinte anthropique. C'est notamment le cas pour le dioxyde d'azote (NO₂) et l'ammoniac (NH₃), les deux plus importants composés azotés réactifs émis dans l'atmosphère. Le projet TAPIR (Tracking Ammonia Pollution from IR satellite sounders) a pour but d'approfondir nos connaissances sur les émissions locales de NH₃ :

• en montrant les émetteurs les moins visibles,
• en caractérisant leur variabilité à court terme et leurs tendances à long terme,
• en améliorant la quantification de leurs émissions et
• en évaluant leur impact sur la santé humaine et l'environnement à différentes échelles.

Cela implique une série de travaux, notamment le développement de méthodes de détection ultra-sensibles et de techniques d'imagerie sophistiquées pour les données satellitaires, l'utilisation de modèles de simulation à l'échelle locale, et éventuellement de mesures de démonstration à partir d'aéronefs.

L'équipe du Pr Coheur à ULB SQUARES va utiliser les sondeurs infrarouges des satellites car ils permettent des observations sans précédent pour cartographier le NH₃ atmosphérique, jusqu'à l'échelle des émetteurs individuels. TAPIR s'appuiera principalement sur 15 ans de mesures globales et quotidiennes de NH₃ effectuées par le sondeur du satellite IASI, à bord des plateformes européennes Metop, éventuellement complétées par des mesures récentes de sondeurs géostationnaires. L'équipe de recherche du Pr Coheur traite 5 millions de données par jour du satellite IASI. Dans l'objectif supplémentaire de valider les flux d'émission dérivés du satellite, des mesures de terrain dédiées, depuis le sol ou l'avion, seront éventuellement réalisées au cours du projet.

L'instrument IASI - Infrared Atmospheric Sounding Interferometer - a été développé par le Centre National d'Etudes Spatiales français (CNES) en coopération avec Eumetsat, l'Organisation Européenne pour l'Exploitation des Satellites Météorologiques. L'instrument IASI est conçu pour la météorologie opérationnelle et la surveillance de la chimie atmosphérique et du climat.

La contribution de la Fondation Air Liquide

La Fondation Air Liquide finance le salaire d'un chercheur à mi-temps pendant trois ans. La Fondation participe également aux frais opérationnels, notamment pour les campagnes de mesures sur le terrain.