DS0104 - Innovations scientifiques et technologiques pour anticiper ou remédier les risques environnementaux

Pollution en Asie de l'Est: vers une meilleure prévision de la qualité de l'air et une meilleure évaluation de son impact – PolEASIA

PolEASIA: Pollution en Asie de l’Est : vers une meilleure prévision de la qualité de l’air et une meilleure évaluation de son impact

Le développement économique chinois et l’urbanisation rapides des dernières décennies ont conduit à une forte hausse des émissions de polluants et à des concentrations de polluants dépassant largement les seuils de pollution recommandés par l’Organisation Mondiale de la Santé. Mieux connaître, comprendre et surveiller la pollution en Chine est indispensable pour évaluer les impacts de cette pollution, améliorer les capacités de prévision et affiner les stratégies de régulation des émissions.

Vers une meilleure description et une meilleure prévision de la pollution en Chine

Basé sur une approche ambitieuse couplant observations et modélisation capable de faire le lien entre échelles locale et globale, le projet PolEASIA tend à une meilleure quantification de la distribution des polluants (ozone et aérosols), de leurs sources, de leurs variabilités et de leur évolution récente et future. Une attention particulière est portée pour déterminer la part naturelle et anthropique de la pollution asiatique. Les avancées faites sur la compréhension de la pollution asiatique appuieront une évaluation de l’impact de la pollution chinoise en termes (i) d’export des polluants et des conséquences sur la composition chimique régionale et globale ; (ii) de forçage radiatif induit par l’ozone et les aérosols ; (iii) de santé en quantifiant les conséquences à long terme de la pollution sur la santé. Ces avancées, notamment en termes de modélisation et de méthodes numériques permettront également le développement d’un système de prévision opérationnel de la qualité de l’air, bien évalué, commercialisable assurant ainsi bonne visibilité de la technologie française et une meilleure capacité d’exportation de ces produits. Des modules d’impact seront adjoints à ce système afin de fournir des applications conviviales à la population et aux autorités pour évaluer les risques liés à la pollution en termes de santé et de visibilité.

Le projet PolEASIA est basé sur une approche ambitieuse couplant observations et modélisation faisant le lien entre les échelles locale et globale, Une approche de modélisation inverse couplant observations satellitaires et modélisation régionale permettra de déterminer des inventaires d’émissions de NOx et d’hydrocarbures non méthanique à jour, optimisés et à haute résolution (1/4 de degré, mensuel) sur une base décennale. Une approche multi-échelle couplant observations satellitaires, in situ et simulations de modèles de chimie transport permettra de caractériser la distribution des polluants, leur variabilité interannuelle à journalière et leurs tendances. Des études spécifiques seront menées pour quantifier le rôle des différents processus (émissions, transport, transformation chimique) expliquant les distributions de polluants observées. Une attention particulière sera portée pour déterminer la part naturelle et anthropique de la pollution asiatique. L’impact de la pollution chinoise sera abordé sous plusieurs angles. Les conséquences du transport transfrontière et transcontinental des polluants sur la composition chimique régionale et globale seront déterminées en utilisant observations satellitaires et simulations. Des méthodes d’évaluation de l’impact sur la santé couplées avec des simulations permettront d’estimer l’impact à long terme de l’exposition aux polluants (ozone et PM2.5) sur la mortalité liée aux maladies cardiovasculaires et respiratoires. En outre, le forçage radiatif du climat induit par les espèces à courte durée de vie comme l’ozone et les différents types d’aérosols sera évalué à partir de simulations pour les conditions présentes et pour des scénarios futurs. Les avancées faites sur la compréhension de la pollution asiatique, notamment en termes de modélisation et de méthodes numériques comme la modélisation inverse appuieront le développement d’un système de prévision opérationnel de la qualité de l’air commercialisable.

A ce stade du projet, les différentes briquent nécessaires à sa réalisation sont en place. Une des réalisations importantes de cette première phase est la finalisation du développement du système d'inversion des émissions PYVAR-CHIMERE pour les espèces réactives. Peu de systèmes d’inversion variationnelle à l’échelle régionale sont disponibles dans la communauté. Une fois les performances du système bien évaluées, PYVAR-CHIMERE constituera un outil de pointe pour l’inversion des sources de polluants. Un résultat marquant de ce début de projet concerne les tendances d’ozone observées par l’instrument satellitaire IASI dans la basse troposphère. Une tendance négative est observée, notamment dans la région de Pékin et de la Plaine du Nord, à partir de 2013 essentiellement, période coïncidant avec les fortes réductions d'émission de précurseurs d'ozone. Des études couplant observations satellitaires, mesures in situ à la surface ou de profil avec les sondes, simulations des modèles (CHIMERE, LMDZORINCA) sont en cours pour comprendre l’origine de cette diminution observée.

En plus des impacts scientifiques directs attendus d’une meilleure compréhension et description de la pollution en Asie de l'Est et de son évolution et d’une meilleure évaluation de ses impacts sur la composition chimique régionale et globale, sur le climat et de ses impacts sanitaires, le projet contribuera à - consolider la position des chercheurs français impliqués dans le projet dans le domaine concurrentiel de ce domaine de recherche, en particulier en renforçant et en développant les collaborations avec des partenaires asiatiques - les améliorations apportées aux modèles numériques dans le cadre du projet bénéficieront à la communauté scientifique. C'est particulièrement le cas pour le modèle CHIMERE, qui est outil national du CNRS et possède un large groupe d'utilisateurs. Les développements et les améliorations réalisés dans le cadre du projet soutiendront indirectement les services européens de Copernicus, car CHIMERE fait partie des services atmosphériques de Copernicus.

Le projet et les premiers résultats ont été présentés à divers congrès et conférences internationaux (e.g. SFJWS2016, EGU2017).

La pollution de l’air en Asie, particulièrement en Chine, est une question sociétale importante. Du développement économique et de l’urbanisation rapides des dernières décennies résultent une forte hausse des émissions de polluants, conduisant à des concentrations dépassant largement les seuils de pollution recommandés par l’Organisation Mondiale de la Santé pour les polluants majeurs (ozone, PM2.5 et PM10). Cette pollution entraine de sérieux problèmes de santé publique, détériore la qualité de vie des populations avec la fermeture régulière d’infrastructures de transports par manque de visibilité. Une surveillance de la qualité de l’air et des systèmes de prévision performants, fournissant des indicateurs de risque facilement interprétables, sont nécessaires autant pour aider les autorités publiques dans leur stratégie de régulation de la pollution que pour aider les populations à prendre les précautions nécessaires à leur santé et leur bien-être. De plus, une évaluation précise des impacts présents et futurs des fortes émissions de polluants en Chine est important pour quantifier : (i) les conséquences de l’export des polluants sur la composition chimique régionale et globale ; (ii) le forçage radiatif induit par les forceurs radiatifs à courte durée de vie (ozone et aérosols) ; (iii) les conséquences à long terme de la pollution sur la santé. Pour adresser ces problèmes, une meilleure compréhension de la pollution asiatique est nécessaire.
Basé sur une approche ambitieuse couplant observations et modélisation faisant le lien entre les échelles locale et globale, le projet PolEASIA tend à une meilleure quantification de la distribution des polluants (ozone et aérosols), de leurs sources, de leurs variabilités et de leur évolution passée, présente et future. Une approche de modélisation inverse couplant observations satellitaires et modélisation régionale permettra de déterminer des inventaires d’émissions de NOx et d’hydrocarbures non méthanique à jour, optimisés et à haute résolution (1/4 de degré, mensuel) sur une base décennale. Une approche multi-échelle couplant observations satellitaires, in situ et simulations de modèles de chimie transport permettra de caractériser la distribution des polluants sur l’Asie, leur variabilité de l’échelle interannuelle à journalière et leurs tendances. Des études spécifiques seront menées pour quantifier le rôle des différents processus (émissions, transport, transformation chimique) expliquant les distributions de polluants observées. Une attention particulière sera portée pour déterminer la part naturelle et anthropique de la pollution asiatique.
L’impact de la pollution chinoise sera abordé sous plusieurs angles dans le projet. Les conséquences du transport transfrontière et transcontinental des polluants sur la composition chimique régionale et globale seront déterminées en utilisant observations satellitaires et simulations. Des méthodes d’évaluation de l’impact sur la santé couplées avec des simulations permettront d’estimer l’impact à long terme de l’exposition aux polluants (ozone et PM2.5) sur la mortalité liée aux maladies cardiovasculaires et respiratoires. En outre, le forçage radiatif du climat induit par les espèces à courte durée de vie comme l’ozone et les différents types d’aérosols sera évalué à partir de simulations pour les conditions présentes et pour des scénarios futurs.
Les avancées faites sur la compréhension de la pollution asiatique, notamment en termes de modélisation et de méthodes numériques comme la modélisation inverse appuieront le développement d’un système de prévision opérationnel de la qualité de l’air commercialisable. Des modules d’impact seront adjoints à ce système afin de fournir des applications conviviales à la population et aux autorités pour évaluer les risques liés à la pollution en termes de santé et de visibilité. Un tel système, bien évalué, est indispensable pour assurer une bonne visibilité de la technologie française et l’exporter.

Coordination du projet

Gaëlle Dufour (Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CRAES Chinese Research Academy of Environmental Sciences
PKU Peking University
ARIA ARIA Technologies
IAP Institute of Atmospheric Physics - Chinese Academy of Sciences
LISA Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques
LSCE Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement

Aide de l'ANR 459 803 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter