Thèse soutenue

Impact d'un climat à +2°C sur les émissions des composés biogéniques volatils et sur la qualité de l'air

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Auteur / Autrice : Safae Oumami
Direction : Vincent GuidardJoaquim Arteta
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Océan, Atmosphère, Climat
Date : Soutenance le 13/02/2024
Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre national de recherches météorologiques (France)
établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)
Jury : Président / Présidente : Nadia Fourrié
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Guidard, Joaquim Arteta, Nadia Fourrié, Didier Hauglustaine, Agnès Borbon, Trissevgeni Stavrakou
Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Hauglustaine, Agnès Borbon, Trissevgeni Stavrakou

Mots clés

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Résumé

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Une fois que les composés organiques volatils (COV) sont libérés dans l'atmosphère, ils jouent un rôle majeur dans l'altération de sa chimie et de sa composition, impactant ainsi le climat mondial. Les COV émis par des sources naturelles représentent 90% du total des COV émis, ce qui fait des composés organiques volatils biogéniques (COVB) un contributeur clé à la formation de plusieurs polluants atmosphériques. L'influence des COVB va au-delà des préoccupations liées à la qualité de l'air, car ils peuvent affecter le climat par la formation d'aérosols ayant un effet de refroidissement et de gaz à effet de serre ayant un effet de réchauffement, impactant ainsi le forçage radiatif net de la Terre. À l'inverse, le climat peut influencer la libération des espèces biogéniques par le biais du réchauffement climatique, des changements de couverture et d'utilisation des sols, de la sécheresse et de l'augmentation des concentrations atmosphériques en CO2. Le présent travail vise à évaluer comment les émissions de COVB évolueront dans des conditions de changement climatique de +2°C et comment ce changement affectera la qualité de l'air dans le futur.À cette fin, un travail conséquent a été entrepris pour coupler les modèles SURFEX (SURface Externalisée) et MEGAN (Model of Emission of Gases and Aerosols from Nature). Le modèle couplé SURFEX-MEGAN permettra la simulation des émissions futures d'espèces biogéniques ainsi que d'autres facteurs clés d'émission tels que l'indice de surface foliaire (LAI), l'humidité du sol, la température du sol, etc.L'impact du changement climatique sur les émissions d'isoprène a été évalué en réalisant deux simulations globales représentant les conditions climatiques actuelles et futures sur la période 2010-2014 et 2046-2050, respectivement. Les résultats de cette étude indiquent une augmentation globale des émissions d'isoprène de 13% (40 Tg). Cette variation prend en compte l'effet de la température, du rayonnement solaire et des concentrations atmosphériques en CO2. La température a l'effet positif le plus élevé. Le rayonnement solaire a un effet négatif car il diminue selon le scénario SSP3-7.0, et les concentrations de CO2 ont à la fois des effets positifs et négatifs. Le premier résulte de l'effet de fertilisation par le CO2 et le second de l'effet d'inhibition du CO2. Les résultats de SURFEX-MEGAN ont été confrontés à d'autres projections provenant des modèles CMIP6. La plupart des modèles ont prédit une tendance positive pour les émissions futures d'isoprène. Les disparités dans les résultats des modèles sont attribuées aux variations dans les schémas d'isoprène, la résolution, la distribution et la densité de la végétation, mais surtout, les sorties de température et de rayonnement solaire de chaque modèle différaient, malgré l'utilisation du même scénario SSP.L'étude de l'impact du changement climatique sur les niveaux futurs d'ozone a montré que la charge d'ozone augmentera de 5% en 2050 par rapport à 2013. Ce changement est principalement dû à la modification des émissions anthropiques de NOx et de COV. Bien que la sensibilité de l'ozone à l'isoprène soit élevée, l'inclusion des changements futurs dans les émissions d'isoprène n'a qu'un effet marginal sur les tendances globales de l'ozone. Cependant, cet effet est significatif à l'échelle régionale et locale, où l'ozone est positivement et négativement corrélé aux tendances de l'isoprène dans les régions à forte et faible concentration de NOx, respectivement. L'impact des émissions d'isoprène sur la qualité de l'air future est le plus significatif lorsque l'on néglige l'effet inhibiteur du CO2 sur les émissions d'isoprène. Dans ce cas, la qualité de l'air était prévue s'améliorer à l'échelle globale et particulièrement dans les régions tropicales dans le futur, par rapport à un scénario climatique futur avec des émissions d'isoprène correspondant au climat actuel.