Comment la pollution asiatique alimente-t-elle en ozone la haute troposphère ?

Pendant la mousson asiatique d'été, la pollution atmosphérique asiatique est piégée dans la haute troposphère-basse stratosphère au sein de l'anticyclone de la mousson. Une équipe du Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, UPS / CNRS) a réalisé pour la première fois le bilan de l’ozone dans cet anticyclone géant pour identifier les régions et les sources contribuant le plus à la production de ce gaz à effet de serre.

Avec sa forte croissance économique des dernières décennies, l'Asie est le plus grand émetteur de pollution atmosphérique. Pendant la mousson asiatique d'été, la convection profonde transporte les polluants des basses couches vers la haute troposphère (12 à 16 km à cette période), laquelle est alors dominée par l'anticyclone de la mousson asiatique (AMA). Au plus fort de la mousson, en juillet-août, cet anticyclone de haute altitude s’étend de l’est de la Méditerranée jusqu’au Pacifique. Des études antérieures ont montré que le monoxyde de carbone (CO) issu des émissions de surface était piégé dans l'AMA. Or, le CO ainsi que les oxydes d'azote (NOx) produits par les processus de combustion sont responsables de la production d'ozone (O3)  qui est l'un des principaux gaz à effet de serre atmosphérique.  Comme pour tout gaz à effet de serre, l’impact radiatif d’une molécule d’O3 est en outre le plus fort lorsque celle-ci est située dans la haute troposphère.

Pour établir un bilan de l’ozone au sein du gigantesque réservoir de pollution qu'est l'AMA, des chercheurs du LA ont utilisé des données spatiales du capteur Metop/IASI et des données aéroportées du programme IAGOS. Ces observations leur ont permis de valider les simulations réalisées avec un modèle de chimie-transport global (GEOS-chem). La contribution des différentes sources de NOx à la production d'ozone dans l'AMA a été établie à partir de tests de sensibilité du modèle qui ont consisté à couper alternativement chacune des sources.
La contribution anthropique à la production d'ozone de la région sud-asiatique a été évaluée à 8 ppbv (partie par milliards en volume) et celle de la région est-asiatique à 5 ppbv. La plus forte contribution provient donc de la région indienne pourtant moins émettrice que la Chine. Ce paradoxe apparent est lié au fait que la plaine indo-gangétique, région la plus polluée d'Asie du Sud, est plus fortement impactée par la mousson que la Chine.

Cette contribution des sources anthropiques (~ 13 ppbv) est du même ordre de grandeur que celle des NOx produits par les éclairs, principale source d'O3 dans la haute troposphère à l'échelle globale. La dernière contribution, qui provient d’intrusions stratosphériques dans la haute troposphère, est de l’ordre de 7 ppbv.

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Impact des émissions asiatiques de NOx sur la concentration de l’O3 troposphérique au mois de juillet. L’anticyclone de la mousson asiatique est représenté par le trait noir plein et la tropopause par le trait noir pointillé. Une pression de 200 hPa (100 hPa) correspond à une altitude d’environ 12 km (16 km).

Cette étude a montré que la pollution asiatique était responsable d'une importante production d’ozone dans l'AMA et que l'Inde, très impactée par la mousson, est le principal contributeur à cette concentration d’ozone dans la haute troposphère.
Il sera important dans le futur de quantifier l’effet de serre additionnel induit par cet ozone d’origine anthropique, piégé dans l’AMA.

Source

B. Barret et al., Upper tropospheric CO and O3 budget during the Asian Summer Monsoon, 2016. Atmosp. Chem. And Phys,, 16, 9129-9147, 2016. doi:10.5194/acp-16-9129-2016

Contact

Brice Barret, LA/OMP, brice.barretSPAMFILTER@aero.obs-mip.fr, 05 61 33 27 23

Source actualité INSU

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