Contribution des émissions du trafic maritime à la pollution de l’air en zone urbaine portuaire – SHIPAIR

Le fret maritime est crucial pour le commerce, prenant en charge 80% des échanges mondiaux. Cependant, les émissions générées de polluants gazeux (SO2, NOx, CO2, COV…) et particulaires (PM) ont des impacts sur le changement climatique et sur la qualité de l'air (QA), particulièrement importants pour la QA des zones côtières fortement peuplées. Depuis les années 90, leur réglementation a évolué, conduisant à la limitation de la teneur en soufre du carburant (0,5%) et à l'application de normes à l'émission. Il est néanmoins probable que d'autres changements doivent être mis en œuvre pour évoluer vers des pratiques plus durables, en particulier dans les ports. Il est cependant actuellement difficile d'estimer l'impact de ces émissions sur la qualité de l’air urbain (QAU), du fait de la nature transitoire des panaches de navires, des différences de motorisation et de carburants et du manque de compréhension de l'évolution chimique des polluants. Cela entrave aussi la modélisation précise des changements actuels et futurs.

Le projet SHIPAIR propose donc de relever certains de ces défis en combinant dans une approche interdisciplinaire des mesures en ligne (et hors ligne), des données de navigation en temps réel et de nouvelles approches de modélisation. Deux campagnes de terrain documenteront non seulement les polluants émis, mais aussi leur évolution dans les panaches et leur potentiel oxydant (PO). La première campagne de mesures sera une campagne intensive (3 semaines) à Dunkerque. Des mesures sur deux sites du port, l'un en champ proche et l'autre en bordure de la zone urbaine, de nombreux polluants (gaz et particules, y compris métaux) permettront une meilleure estimation de leur évolution, de leur influence sur le PO et sur la QAU. De plus, le déploiement d'un réacteur photochimique permettra d'évaluer le potentiel de formation d'aérosols secondaires des panaches de navires. La deuxième campagne se déroulera pendant un an sur un site urbain à Marseille et sera centrée sur la déconvolution des différentes contributions de sources, en particulier au PO. Le premier déploiement d'un nouvel instrument en ligne pour mesurer le PO avec une résolution temporelle de 20 minutes, produira un ensemble de données unique à haute résolution. Les données obtenues grâce à ces campagnes seront analysées à l'aide de méthodes PMF afin de distinguer les contributions des différentes sources.

Pour les associations de surveillance de la QA (AASQA) impliquées dans SHIPAIR, un défi majeur dans la prédiction de la QA dans les villes portuaires est l'inégalité d'accès et d'utilisation des informations. Pour traiter cette difficulté, les 3 AASQAs travailleront, en collaboration avec les autorités portuaires, pour harmoniser leurs approches de modélisation. Les inventaires d'émissions utilisés seront améliorés sur la base de la littérature et des projets en cours.
Une autre difficulté pour modéliser la QAU réside dans les résolutions des modèles et leur représentation limitée des processus atmosphériques, affectant notamment la précision de la prédiction des particules ultrafines et la composition chimique des PM. SHIPAIR propose de développer un nouveau cadre de modélisation de la dispersion des panaches de navires dans les zones urbaines, basé sur une approche de «panache et rues sous maille» et le modèle d'aérosols SSH-aerosol. De plus, le traitement des métaux sera intégré pour étudier la contribution pour ces composés particulaires. Ce nouveau cadre de modélisation sera évalué par rapport à l'ensemble de données de mesure des campagnes de mesure et des AASQA.

Enfin, SHIPAIR comparera l'impact des émissions maritimes déterminées par les différentes méthodologies (PMF et modèle avec et sans émission des navires) pour différents ports (Dunkerque, Marseille et Le Havre). Des premières séries de scénarios pour les tendances futures seront ensuite mises en œuvre par chaque AASQA pour évaluer l'impact des stratégies locales d'atténuation.