Soutenance

À la suite de son important développement économique, la société chinoise s’est transformée et fait face aujourd’hui à une crise environnementale globale. Au quotidien, le ciel des grandes villes chinoises s’est recouvert d’un épais brouillard de gaz et de particules, qui est à l’origine de plus de 1.6 millions de décès prématurés, ce qui fait de la Chine le pays le plus affecté par la pollution atmosphérique, avec son voisin, l’Inde.
On retrouve en Chine, de nombreuses sources de pollution atmosphériques liées aux activités humaines [trafic, industrie, agriculture, production d’énergie, construction], mais aussi des sources de polluants d’origine naturelle, avec à l’Ouest, notamment les émissions de poussières minérales depuis les déserts d’Asie. La République Populaire de Chine a commencé à réglementer les activités pouvant dégrader la qualité de l’air.
L’efficacité de telles actions est conditionnée par la connaissance fine de la part anthropique de cette pollution et de la relation complexe entre polluants primaires et secondaires.

Dans cette thèse nous avons investigué d’une part l’impact des politiques de réduction des polluants primaires sur les concentrations d’ammoniac et plus généralement sur l’aérosol inorganique. D’autre part, la contribution de l’aérosol désertique sur la charge particulaire des grandes agglomérations chinoises. Pour cela, nous avons combiné des outils d’étude de l’atmosphère comme les instruments satellitaires et la modélisation numérique via le modèle de chimie-transport régional CHIMERE, afin d’étudier et de caractériser cette pollution atmosphérique en Chine.

Dans un premier temps, nous avons procédé à une évaluation détaillée des simulations effectuées avec une configuration du modèle CHIMERE mise en place pour la Chine. Nous nous sommes appuyés sur les observations satellitaires, mesures de télédétection, et mesures in-situ des concentrations en particules et de leurs précurseurs gazeux [inorganiques]. Les résultats obtenus montrent un fonctionnement satisfaisant du modèle selon les critères donnés dans la littérature.
Concernant l’impact des politiques de réductions des émissions – notamment pour les oxydes de soufre et d’azote, les sondages de l’instrument OMI à bord du satellite AURA permettent de constater une diminution rapide des colonnes atmosphériques de dioxyde de soufre et de dioxyde d’azote, comme réponse aux normes mises en place en Chine. À partir de ces observations, il a été possible de dériver des émissions corrigées [par rapport à l’inventaire 2010 disponible] pour les années 2013 et 2015 pour les NOX et le SO2. Cette représentation des tendances d’émissions a ensuite été exploitée pour étudier les impacts sur la Chimie atmosphérique, notamment sur les bilans des particules inorganiques et des gaz associés comme l’ammoniac dont les concentrations semblent augmenter fortement ces dernières années. Il apparait, qu’entre 2011 et 2015, la forte diminution des émissions de SO2 et NO2 a entrainé une diminution de 14% de la production de nitrate, sulfate et ammonium, ainsi qu’une augmentation de presque 50% des niveaux des colonnes d’ammoniac, une valeur corroborée par les observations de l’instrument IASI qui indiquent une augmentation des colonnes d’ammoniac de +65% selon les mêmes conditions.

Dans un second temps, l’objectif a été d’évaluer la contribution des sources d’aérosols naturels que sont les déserts sur la charge particulaire des villes chinoises. La modélisation des émissions depuis les régions désertiques asiatiques a d’abord été évaluée à partir d’informations obtenues par télédétection. Puis, nous avons vérifié la capacité du modèle à représenter les concentrations des PM2.5 et PM10 dans les mégapoles chinoises par confrontation à des mesures des réseaux d’observations aux sols. L’étude se concentre principalement sur trois des villes les plus peuplées de PRC aux situations géographiques différentes : Pékin, Chengdu et Shanghai.
Il en ressort que les poussières minérales impactent ces 3 villes pour 6.6% [Pékin], 9.5% [Chengdu] et 9.3% [Shanghai] des PM10 en moyenne annuelle. Les fréquences de participation des « dust » à la pollution particulaire [i.e. quand les dust contribuent à plus de 25% des valeurs journalières des PM10] ont été déterminées pour l’ensemble des jours du printemps, ainsi que pour les 25% des jours du printemps les plus pollués. Il apparait pour cette saison que les poussières participent de façon plus fréquente aux évènements de pollution : à Pékin pour 22%des jours pollués contre 18%pour l’ensemble des jours de printemps, à Chengdu pour 52%des jours pollués contre 31% pour l’ensemble des jours de printemps, et à Shanghai pour 43% des jours pollués contre 19% pour l’ensemble des jours de printemps. En revanche, pour toutes les saisons confondues et surtout pour les pics de pollution par les particules en hiver, l’origine anthropique de la pollution est mise en avant.