Pollution de l'air en milieu urbain : une vaste campagne de mesures commence en Île-de-France

Pour mieux évaluer l'impact de la pollution générée par les grandes agglomérations urbaines, une campagne de mesures est organisée en région parisienne, durant tout le mois de juillet. Coordonnée par deux laboratoires dépendant de l'INSU-CNRS (1) et menée dans le cadre du projet européen MEGAPOLI, elle mobilise une vingtaine d'équipes françaises et européennes. Le nombre d'instruments mis en œuvre et leur caractère innovant font de cette campagne la plus grande jamais réalisée en Europe pour l'étude de la pollution particulaire en milieu urbain. Les moyens déployés sont variés : observations au sol sur sites fixes ou plate-formes mobiles, observations aéroportées depuis un avion de recherche français, etc. Une seconde campagne de terrain est prévue au cours de l'hiver 2009/2010.
La pollution particulaire dans les grandes agglomérations urbaines a un impact néfaste sur la qualité de l'air et sur la santé humaine. Elle influence le climat à l'échelle globale, et probablement à l'échelle régionale. Cependant, les sources de particules carbonées (2) restent encore aujourd'hui mal quantifiées et mal comprises. Mieux les connaître est indispensable pour, à terme, réduire ce type de pollution et son impact sanitaire. Ainsi la campagne de mesures menée en région parisienne durant ce mois de juillet vise à quantifier et qualifier ces sources : qu'elles soient primaires (émissions directes (3)) ou secondaires (formation au cours de l'oxydation et de la condensation de composés organiques initialement volatiles). L'Île-de-France a été choisie comme terrain d'étude du fait de la densité élevée de sa population, de sa charge en polluants relativement importante et de sa situation géographique représentative aux latitudes tempérées.

Pour remplir ces objectifs, le consortium d'équipes françaises et européennes mobilisé mettra en œuvre un vaste ensemble instrumental :

• des observations au sol sur trois lieux, l'un urbain (situé au Laboratoire de l'hygiène de la Ville de Paris) et deux autres périurbains, étudieront les variabilités spatiale et temporelle des polluants dans l'agglomération. Le site SIRTA de l'IPSL (4) à l'Ecole Polytechnique et celui du golf de la Poudrerie à Livry-Gargan permettront d'échantillonner soit des masses d'air entrant dans l'agglomération parisienne, soit des masses d'air ayant subies la pollution urbaine de l'agglomération ; sur le site du SIRTA, des paramètres dynamiques (vents, turbulence, ...) seront également mesurés ;

• des observations à partir de plusieurs camions de mesures pour connaître l'étendue du panache de pollution au sol et la charge en pollution des masses d'air entrant en Île-de-France;

• des observations via un réseau de mesures par télédétection active (notamment lidar (5)) et passive (par spectrométrie) détermineront la distribution verticale de certains polluants au-dessus de la région ;

• des observations aéroportées, avec une dizaine de vols de l'avion français ATR-42, opéré par l'unité SAFIRE (CNRS / Météo-France/ CNES), évalueront la dynamique de la formation des aérosols organiques secondaires (6) dans le panache de l'agglomération ;

• des observations à partir d'un ballon captif (Ballon Air de Paris situé dans le parc André Citroën), afin d'étudier l'homogénéité verticale de la pollution.

Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique et observatoire du centre de recherche LMD situé sur le campus de l'Ecole Polytechnique

Collection Ecole Polytechnique, J Barande
Une instrumentation très novatrice sera mise en place sur ces plateformes, avec pour objectif la caractérisation physico-chimique très détaillée de la pollution particulaire (concentration, distribution en taille des aérosols, composition chimique, propriétés optiques, propriétés physiques comme la volatilité...) et de ses précurseurs gazeux.
Vers de meilleures prévisions de la qualité de l'air ?
Les données recueillies permettront d'évaluer et d'améliorer les modèles utilisés pour la prévision et la simulation de la pollution atmosphérique à court terme (comme le système PREVAIR au niveau national ou bien, les systèmes utilisés par les réseaux de surveillance de la qualité de l'air comme AIRPARIF en Île-de-France…) et à long terme. Sur ce dernier aspect, des scenarii du développement démographique et urbanistique pour une dizaine de grandes agglomérations en Europe et en-dehors seront élaborés dans le cadre du projet MEGAPOLI. In fine, ce projet européen devrait permettre de mieux décrire l'impact des mégacités sur la qualité de l'air, la composition chimique de la troposphère et le changement climatique à l'échelle régionale.

Notes
Cette campagne est soutenue par la Communauté européenne dans le cadre du 7e PCRD, par l'INSU-CNRS via le programme national LEFE, par l'ANR et par le programme SEPPE de l'Île-de-France.
(1) Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (LISA-IPSL, CNRS / Universités Paris-Est et Paris Diderot) et Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE-IPSL, CNRS / CEA / UVSQ), tous deux faisant partie de l'Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL).
(2) Ces particules représentent une fraction importante de l'aérosol fin (d'un diamètre dynamique plus petit que 2,5 µm).
(3) issues des processus de combustion, dont certains, comme les feux domestiques sont mal quantifiées aujourd'hui.
(4) Site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique de l'Institut Pierre-Simon Laplace
(5) Cet instrument fonctionne par émission d'un faisceau laser et l'analyse de la partie retrodiffusée par l'atmosphère. Ces lidars seront mis en œuvre à Créteil (Université Paris-Est), Jussieu (UPMC), au SIRTA et sur une plateforme mobile (LSCE).
(6) Les aérosols sont un ensemble de particules en suspension dans l'air.