Mecanismes pour la chimie atmosphérique : Generation, Interprétation et fiabilité – MAGNIFY

Les politiques de régulation de la qualité de l’air et du climat sont menées à l’aide de modèles numériques prédictifs. Ces modèles décrivent les principaux processus pilotant l’évolution des espèces aux différentes échelles de temps et d’espace. La description des transformations chimiques se déroulant dans l‘atmosphère est l’un des traits communs de ces modèles. Différents mécanismes chimiques ont été élaborés, avec des degrés de complexité variables et pour des besoins et des contraintes informatiques particulières. Des mécanismes de référence fondés sur l’état des connaissances sont nécessaires pour évaluer les forces et les faiblesses de ces mécanismes simplifiés et fournir le lien crucial entre les études fondamentales et les modèles opérationnels.

Durant la dernière décennie, le Master Chemical Mechanism (MCM) a été utilisé comme référence par la communauté de la chimie atmosphérique. Le MCM doit désormais être étendu afin d’inclure la chimie d’espèces supplémentaires, en particulier des hydrocarbures à longue chaîne carbonée. De plus, le MCM doit également être régulièrement réévalué afin de refléter l’état des connaissances des mécanismes réactionnels atmosphériques. Jusqu’à présent, le MCM a été développé manuellement ce qui inhibe très fortement sa capacité à le réviser. L’outil GECKO-A (Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere) a été développé pour surmonter ce type de difficultés. GECKO-A est un outil unique dédié à l’écriture automatique des mécanismes chimiques. Cette automatisation permet de développer très rapidement le mécanisme d’oxydation d’espèces nouvelles et une mise à jour aisée des mécanismes. La principale innovation de ce projet est de créer le lien entre le MCM et GECKO-A, deux outils internationalement reconnus, afin de développer un nouveau mécanisme de référence fondé sur (1) un protocole de construction intégralement révisé et (2) des méthodes automatiques pour générer et maintenir le mécanisme à jour. Le projet est proposé par un groupe de l’équipe du MCM (Université de York, Royaume Uni) et un groupe de l’équipe GECKO-A (LISA, France).

Le projet est structuré autour de quatre tâches (WP) principales. Le WP1 est consacré à l’élaboration d’un protocole, i.e. du jeu de règles et de données pilotant la construction du mécanisme d’oxydation des hydrocarbures. Le protocole sera diffusé sur un site internet afin que la communauté scientifique puisse contribuer à sa mise à jour régulière. Le WP2 concerne le développement d’un protocole pour la réduction des mécanismes. L’insertion du protocole développé dans le WP1 dans l’outil GECKO-A conduira en effet à des mécanismes chimiques impliquant des millions de réactions élémentaires. Ces mécanismes doivent donc être réduits à une taille utilisable par la communauté scientifique. Le WP3 est consacré à la génération du nouveau mécanisme MCM/GECKO-A, fondée sur les protocoles développés en WP1 et WP2. Le mécanisme sera tout d’abord généré pour une série d’hydrocarbures de chaîne carbonée courte (C<6), le benzène et le toluène. Le mécanisme sera ensuite progressivement étendu à d’autres hydrocarbures, en particulier les hydrocarbures à chaînes longues, afin de couvrir plus largement la chimie des espèces émises par les activités naturelles et anthropiques. Le dernier WP concerne la dissémination du mécanisme et sa révision constante par la communauté scientifique via un site internet conçu dans ce but. Le plan de travail de ce projet devrait donc permettre de lancer la prochaine génération de mécanismes chimiques atmosphériques, financièrement soutenable et scientifiquement solide, conçue de telle sorte qu’elle puisse être acceptée par la communauté des chimistes de l’atmosphère comme un outil reflétant l’état de l’art.