Bibliographie & annexes
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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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Conclusion3. Observation des feux de biomasse
3.1 Par satellite
L’étude des feux de biomasse depuis l’espace se fait soit par la détection des feux, en particulier leur étendue spatiale et temporelle et leur intensité mais aussi au travers de leurs émissions. Le tableau 1 reprend certains des satellites permettant l’observation des feux depuis l’espace.
La détection des feux se fait par l’intermédiaire de spectromètres scannant la Terre dans le domaine de l’infrarouge (IR), en particulier dans le moyen IR. Les algorithmes de détection des feux feront alors la différence entre l’infrarouge de fond provenant de la Terre et celle des feux appelée alors « anomalie thermique ». Les données provenant de l’instrument pourront alors nous donner accès au pouvoir radiatif du feu. Ces observations depuis l’espace donnent l’avantage de l’étendue géographique, permettant une vision globale des feux tous les 1 à 2 jours avec une résolution correcte de l’ordre du kilomètre.
On nommera l’instrument MODIS à bord des satellites Aqua et Terra comme exemple d’instrument fournissant régulièrement des images et informations sur les feux majeurs au niveau global.
Les émissions gazeuses et aérosols provenant uniquement des feux sont plus difficilement quantifiables depuis l’espace dans le sens où la différenciation entre du CO2 provenant des feux et du CO2 provenant d’une zone urbaine n’est pas possible sans couplage de données entres elles. Ainsi, l’utilisation d’instruments mesurant plusieurs espèces dont des traceurs de pollution urbaine et de feux sont nécessaires afin de discriminer les émissions provenant des feux. Seules les mesures aux abords des feux pourront être attribuées de façon certaine à cette source de pollution, cependant la résolution du satellite (entre 2 km et 5 km) sera très vite limitante pour l’étude des feux au niveau local. La majorité des instruments à bord de satellites pour la mesure des gaz de l’atmosphère ou des aérosols sont des spectrophotomètres scannant l’atmosphère dans différents domaines de longueurs d’ondes. Les instruments pourront ainsi mesurer les phénomènes d’absorption atmosphérique, de diffusion ou d’extinction engendrés par les molécules et les aérosols ...
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Observation des feux de biomasse
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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