Catalina PORAICU - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Evaluation of multi-platform measurements of tropospheric ozone precursors using a regional model"
Résumé de la thèse:
En dépit de leur faible abondance, les oxydes d’azote (NOx = NO + NO₂) et les composés organiques volatils (COV) jouent un rôle central dans la chimie de l’atmosphère. Etant précurseurs d’ozone et de particules fines dans la troposphère, ils contribuent à la dégradation de la qualité de l’air et au changement climatique. En outre, ils influencent le radical hydroxyle (OH) et donc la capacité oxydante de l’atmosphère.
Cependant, leurs sources et leur rôle sont encore mal quantifiés. Cette thèse utilise le modèle régional à haute résolution WRF-Chem (Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry) pour mieux comprendre les sources et les transformations des NOx et des COV, en s’appuyant sur les données d’observation.
Les objectifs sont les suivants : (1) évaluer les bilans et transformations des Nox et COV à l’échelle régionale ; (2) valider les mesures satellitaires de NO2 troposphérique ; (3) démontrer l’utilité des satellites pour contraindre les émissions ; (4) analyser la sensibilité des oxydants aux variations d’émissions.
Une première étude est menée sur la région fortement industrialisée d’Anvers, en Belgique. Le modèle, contraint par des observations aéroportées, satellitaires et in situ, a permis d’identifier des biais dans les mesures de NO2 par satellite et d’améliorer la distribution temporelle et spatiale des émissions de NOx dans la région. Cette étude montre comment la modélisation peut aider à la validation en prenant en compte les différences de résolution spatiale, de sensibilité verticale et de temps d’échantillonnage.
Une seconde étude est réalisée sur l’île de La Réunion, un site tropical caractérisé par de faibles niveaux de NOx et un mélange complexe d’émissions naturelles et anthropiques. L’évaluation du modèle à l’aide de données satellite et in situ montrent une surestimation des émissions industrielles de NOx, ainsi qu’une sous-estimation marquée des sources naturelles, notamment marines et biogéniques.
Enfin, la réponse de la chimie de l’ozone et des radicaux aux changements d’émissions est évaluée. Les deux régions montrent des régimes chimiques contrastés : un régime saturé en NOx à Anvers, où des niveaux élevés de NOx réduisent les concentrations d’ozone et d’OH, et un régime limité en NOx à La Réunion, où le recyclage des oxydants dépend fortement de la disponibilité de NO. Ceci suggère que les stratégies de gestion de la qualité de l’air prennent en compte les spécificités locales des processus chimiques atmosphériques.