Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’ampleur des phénomènes des feux de forêts et leur récurrence aussi bien en France, avec un record de feux pendant l’été 2022, que dans le monde avec les feux en Australie en 2019-2020 et en Californie (États-Unis) en 2021-2022, en font un sujet d’étude prioritaire. Les feux de biomasse contribuent à la dégradation de la qualité de l’air par l’émission de particules fines, la production d’ozone et d’aérosols secondaires et accélèrent le changement climatique par la production de gaz à effet de serre (GES). L’ensemble des espèces émises lors de la combustion sont très variées au sein du panache de fumée et constituent des sources de réactions chimiques durant le transport du panache dans la troposphère et la basse stratosphère.
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Gisèle KRYSZTOFIAK : Maitre de conférences - Docteur en Sciences de la Terre et de l’Atmosphère de l’université d’Orléans - Laboratoire de Physique et de Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E), OSUC, UMR 7328 CNRS, Université d’Orléans, CNES, Orléans, France
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Valéry CATOIRE : Professeur des universités, Docteur en Chimie Physique de l’université de Bordeaux - Laboratoire de Physique et de Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E), OSUC, UMR 7328 CNRS, Université d’Orléans, CNES, Orléans, France
INTRODUCTION
La combustion de la biomasse dans le monde comprend principalement les feux de forêt et les étendues de verdure, les feux domestiques et les feux de résidus de récolte dans les champs agricoles. Selon le type de biomasse brûlé et la localisation géographique du feu, les émissions dues à la combustion et leur impact sur la qualité de l’air et le climat seront différents. Cependant, l’impact des feux de forêt contribue le plus aux émissions totales de la combustion de la biomasse au niveau mondial.
Les feux de forêt ou de biomasse sont de plus en plus fréquents dans le monde. Ceci peut être en partie associé au changement climatique et avoir des effets néfastes sur la qualité de l’air au niveau local et régional, mais aussi sur le climat mondial. L’actualité de l’été 2022 en est la parfaite illustration, avec des épisodes de feux records au niveau de la France transportant des polluants à plusieurs centaines de kilomètres. La seconde actualité marquante est la large période de feux en Australie, fin 2019 et début 2020, impactant la composition de la troposphère et stratosphère au niveau hémisphérique. Il faut également citer les feux récurrents de forêt au niveau de la Californie et du Canada chaque année impactant les populations locales, la qualité de l’air au niveau régional et le transport de polluants au niveau hémisphérique.
Au cours de phénomènes de combustion de biomasse (forêts équatoriales ou de moyennes et hautes latitudes, savanes…), une grande quantité d’espèces chimiques est émise (CH4, CO, CO2, NOx = NO + NO2), mais également des composés organiques volatils (COV) oxygénés ou non (aldéhydes, acides…), accompagnés de particules sous forme de suies. La diversité et la réactivité des espèces chimiques au cœur du panache en font un réacteur chimique à grande échelle où de nombreuses espèces possédant des temps de vie variés se forment, comme l’ozone et les aérosols organiques secondaires.
L’augmentation de la fréquence des feux et de leur intensité a entraîné des niveaux élevés de COV et de NOx depuis plusieurs années (toutes sources confondues) avec un doublement approximatif de l’ozone dans la basse troposphère au cours des deux derniers siècles, faisant de l’ozone troposphérique l’un des gaz à effet de serre anthropiques les plus importants après le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4).
L’observation et la compréhension des phénomènes se produisant au sein des feux de biomasse de la source jusque pendant le transport sont cruciales afin de valider les modèles de chimie et de climat (régionaux et globaux) pour une prévision sur le long terme de l’impact des feux sur la qualité de l’air et du climat.
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Glossaire4. Conclusion
La figure 3 reprend l’ensemble des processus successifs des sections précédentes de manière simplifiée.
Un feu de biomasse est un phénomène de combustion en plusieurs étapes : le séchage, la croissance, l’incandescence et le déclin. Certains types de biomasses et de sols produiront plus de flamme donc une phase d’incandescence plus longue que d’autres qui auront tendance à produire des feux étouffés. Les phases de combustion et le type de biomasse sont les facteurs influençant l’abondance et le type d’émissions de gaz et de particules produites par les feux. Les gaz sont composés majoritairement de CO2 et CO. Bien que de nombreux autres gaz soient émis de manière minoritaire en termes de concentration, leur diversité et leur nombre en font des composés possédant un impact majeur au sein du panache de feu. Parmi ces gaz minoritaires, les composés organiques volatils (COV) présentent une large variété de molécules allant de la molécule comportant 2 carbones à la molécule à plus de 10 carbones comme des alcanes, alcène, aromatiques, cétones, aldéhydes… Les feux sont aussi gros producteurs d’aérosols solides comme liquides couvrant une large palette de tailles, allant de la grosse particule à des tailles de l’ordre du micron.
L’ensemble des émissions ont des impacts au niveau local en influençant la qualité de l’air. De plus, le panache des émissions subit un transport au niveau régional mais aussi global (hémisphérique) participant à la chimie atmosphérique par la production d’ozone et d’aérosols secondaires, ainsi qu’au changement climatique.
Les moyens d’observation des feux sont nombreux et comportent chacun leurs avantages et leurs inconvénients. Les études en laboratoires simuleront au plus proche les conditions réelles de combustion d’un feu. Elles auront l’avantage de pouvoir étudier les polluants dès leur émission selon le type de combustible. Par contre, elles ne pourront pas reproduire les conditions de météo, turbulence et transport présentes aux abords d’un feu. Les études sur le terrain par l’observation des feux soient par moyen au sol ou aéroporté présentent l’avantage de mesurer les émissions soumises à des conditions naturelles. Elles seront cependant contraintes par la distance de sécurité minimale d’observation d’un feu qui induira des observations de polluants ayant déjà...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(5) - ANDREAE (M.O.), MERLET (P.) - Emission of trace gases and aerosols from biomass burning. - Global Biogeochem. Cy., 15, p. 955–966 (2001).
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