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Prise en compte des flux d'ozone et de ses précurseurs dans le calcul de la contribution des zones naturelles à l'effet de serre à l'échelle régionale

Dans le calcul de la contribution des zones agricoles à l'effet de serre, on n'a pour le moment guère considéré que les émissions de CO2 par les engins agricoles, de N2O par les sols et de CH4 par les ruminants. On propose ici de franchir une étape supplémentaire en incluant directement l'ozone dans ce calcul de bilan d'effet de serre des cultures agricoles. Les systèmes agricoles contribuent au concentrations d'ozone par deux voies contradictoires : (1) les dépôts d'ozone sur la végétation et (2) la production de précurseurs d'ozone (NO par les sols agricoles et COV biogènes par la végétation) qui est aujourd'hui extrêmement mal quantifiée.

L'objectif du projet GESBIO3 est d'évaluer la contribution des écosystèmes agricoles et forestiers au forçage radiatif lié à l'ozone troposphérique. Cette focalisation est justifiée par le fait que ces écosystèmes ont un rôle particulièrement important quantitativement sur les flux et la concentration d'ozone et que l'incertitude sur les flux de dépôts et de précurseurs est particulièrement forte. Plus généralement, c'est aussi à la question de la prise en compte de l'ozone dans le calcul du forçage radiatif que ce projet apportera des éléments, question qui est aujourd'hui clairement posée par l'IPCC. Ce projet est complémentaire d'autres projets menés sur les bilans de carbone des écosystèmes forestiers et agricoles et sur les émissions de N2O ou de NOx par les sols.

L'évaluation du forçage radiatif dû à l'ozone et la contribution des écosystèmes agricoles et forestiers nécessitera d'utiliser un modèle de Chimie-Transport, car l'ozone est un gaz à courte durée de vie et les champs d'ozone sont très variables à l'échelle régionale. On se basera principalement sur le modèle CHIMERE, mais également sur MésoNH-C, dans lesquels on poursuivra le travail d'amélioration de l'interface sol-végétation-atmosphère (émissions et dépôts de GES et précurseurs). les auteurs ont extrait la contribution des surfaces naturelles en utilisant divers scénarios prenant en compte ou négligeant les sources et puits biogènes, tout en évaluant l'incertitude des ces estimations.
L'ozone étant un polluant caractéristique de la proximité des zones urbaines, leurs zone d'étude a été la grande périphérie de l'agglomération parisienne (région Ile de France et parties des régions voisines).

Ce travail de modélisation a été complété par des expérimentations (suivis de flux d'ozone et de précurseurs, de CO2 et N2O dans différents écosystèmes) en vue d'améliorer la paramétrisation des sources et puits biogènes dans les modèles de Chimie-Transport et d'avoir des points de contrôle des sorites des mdoèles. Des chroniques de flux de CO2, H2O, O3, N2O et NOx seront mesurées sur les grands écosystèmes représentatifs des zones naturelles : cultures, prairies et forêts. Les siteschoisis étaient déjà équipés et suivis dans le cadre d'autres projets (CarboEurope, BioPollAtm, GICC-NOx, ORE PCBB et Forêt).

Les travaux seront menés selon 4 axes :

  • Axe 1 : mesure de flux de gaz à effet de serre (CO2,N2O, ozone) et de précurseurs (NO/NO2) sur différents écosystèmes agricoles et forestiers.
  • Axe 2 : amélioration de la prise en compte des émissions et dépôts sur les zones naturelles dans les modèles Chimie-Transport
  • Axe 3 : évaluation de la sensibilité des quantités d'ozone produites et de leur variabilité spatiale aux sources et puits en zones agricoles et forestières
  • Axe 4 : estimation de la contribution des zones agricoles et forestières à l'effet de serre en zone périurbaine

Ce projet a permis d'établir les bases d'une prise en compte de l'ozone dans le calcul du forçage radiatif. Ila était possible d'évaluer le forçage dû au secteur agricole et forestier pour l'ozone et le comparer aux effets dus aux autres gaz à effet de serre (CO2, N2O). Une démarche similaire pourrait être menée pour les autres secteurs d'activité (transports, industrie, résidentiel). Les acquis du projet GESBIO3 devraient pouvoir être transposés aux modèles globaux (LMD-Z ou autres) en vue de faire un calcul plus rigoureux car mieux justifié à cette échelle.

Coordinators

Pierre CELLIER, INRA - Environnement et Grandes Cultures (EGC)

Partnership

INRA - BioMCo
INRA - Bioclimatologie (BC)
IPSL - Service d'Aéronomie (SA)
Université Paris-Sud - Unité Ecologie, Systématique et Evolution (ESE)
IPSL - LMD
IPSL - LSCE
CNRS - Laboratoire d'Aérologie UPS

Funding
MEDD
Budget
40 000 € TTC
  • Climat futur, régionalisation, descente d'échelle et incertitudes
  • Atténuation