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APR PRIMEQUAL - 2016 – 2022

Coordination : Sophie Génermont

UMR EcoSys INRAE AgroParisTech Université Paris Saclay

La contribution de l'ammoniac atmosphérique à la formation de particules fines et ses conséquences sur la santé humaine sont des sujets de préoccupation croissante en matière de qualité de l'air. L’ammoniac est impliqué lors des épisodes de pollutions particulaires printaniers, largement médiatisés, mais de manière tout aussi préoccupante, voire plus préoccupante, dans la pollution de fond. Or, les incertitudes sur la quantification des émissions d’ammoniac sont très élevées, tant en bilan annuel qu’en distributions spatiale et temporelle.

Les activités agricoles représentent la quasi-totalité des sources anthropiques de ce composé en France. Un peu plus de la moitié est attribuée à la fertilisation azotée des cultures, pratiquée avec des engrais de synthèse ou par recyclage de produits résiduaires organiques. Et c’est la variabilité spatiale et temporelle de ces émissions qui explique une grande partie de cette variabilité. Les pratiques de fertilisation en elles-mêmes offrent de fortes disparités selon les régions et les cultures. Elles sont en outre très dépendantes des conditions météorologiques. Elles restent malgré tout particulièrement concentrées au printemps, lors de la reprise de végétation, qui coïncide avec des conditions météorologiques et atmosphériques favorables au développement de pics de pollution particulaires. La volatilisation de l’ammoniac est elle aussi très dépendante de la météorologie, des conditions de sol, des types d’engrais utilisés ainsi que des modalités de leur application et des pratiques d’abattement éventuellement mises en œuvre.

Le projet Amp’Air démontre tout l’intérêt d’utiliser l’une ou l’autre de deux approches émergentes reposant chacune sur des principes très différents pour améliorer substantiellement les inventaires spatialisés et temporalisés des émissions d’ammoniac en France. L’approche NH3SAT repose sur l’optimisation des émissions par inversion atmosphérique contrainte par les observations satellitaires de concentrations en ammoniac : c’est une approche top-down. L’approche Cadastre_NH₃ combine l’utilisation du modèle mécaniste Volt’Air sur une base de données agropédoclimatiques très résolue spatialement et temporellement : c’est une approche bottom-up. Le gain de robustesse de ces inventaires a été analysé sur toute une année culturale par confrontation des concentrations d’ammoniac atmosphérique estimées à celles mesurées quotidiennement par satellites et celles acquises spécifiquement avec des capteurs et des analyseurs déployés au sol à des échelles spatiales et temporelles pertinentes.

Le projet Amp’Air montre également, que, utilisés individuellement en entrée des modèles de chimie transport Chimere ou Mocage de la plateforme Prev’Air, ces nouveaux inventaires contribuent à l’amélioration de la prévision de la qualité de l’air, en termes de concentrations enammoniac et en particules fines. Un focus sur la période printanière caractérisée par des épisodes de pollution particulaire a montré tout l’intérêt de cette meilleure temporalisation et spatialisation des émissions, avec des alertes affinées sur les périodes de dépassement de seuils.

La combinaison de l’ensemble de ces approches promet plus de robustesse et plus d’opérationnalité : l’approche Cadastre_NH₃ peut être utilisée pour générer des inventaires très détaillés temporellement et spatialement, avec un lien fort avec les pratiques agricoles renseignées pour des années culturales précises et les conditions environnementales rencontrées ; ces inventaires peuvent ensuite être optimisés pour ces mêmes années mais aussi pour d’autres années culturales, selon l’approche NH3SAT, en utilisant les concentrations en ammoniac obtenues en continu à des échelles spatiales variées grâce à la fois aux observations satellitaires et aux mesures in situ.

Exemple de résultat du projet :

Résumés à télécharger :

Publication issue du projet :

Fortems-Cheiney, A., Dufour, G., Dufossé, K., Couvidat, F., Gilliot, J.-M., Siour, G., Beekmann, M., Foret, G., Meleux, F., Clarisse, L., Coheur, P.-F., Van Damme, M., Clerbaux, C., Génermont, S. (2020). Do alternative inventories converge on the spatiotemporal representation of spring ammonia emissions in France? Atmospheric Chemistry and Physics, 20, 13481–13495. https://doi.org/10.5194/acp-20-13481-2020