Les incendies de forêt sont responsables d’importantes émissions de gaz à effet de serre, de polluants gazeux et d’aérosols, qui contribuent au forçage radiatif et à la pollution atmosphérique. Bien que des politiques volontaristes de suppression des incendies aient réduit leur occurrence dans l’hémisphère nord (HN), le nombre d’incendies extrêmes a augmenté ces dernières années. Outre les effets régionaux sur la qualité de l’air, les grands panaches de fumée émis par les incendies de forêt les plus graves peuvent être transportés sur de longues distances, impactant ainsi la qualité de l’air à l’échelle continentale ou intercontinentale. Les biomes de l’HN sont particulièrement sensibles aux conditions hydrométéorologiques et donc aux effets du changement climatique sur les superficies brûlées. Les incendies les plus intenses des deux dernières décennies sont observés en Amérique du Nord et dans les régions boréales d’Asie.

Dans cette thèse, j’étudie l’impact des feux sur la composition atmosphérique dans l’hémisphère nord et son évolution au cours des dernières décennies grâce aux observations satellitaires.

L’analyse entre juin et octobre pour la période 2008-2023 des données fournies par les instruments IASI et MODIS montre que les incendies de grande intensité influencent fortement les niveaux de monoxyde de carbone (CO) et d’aérosols (AOD) dans l’HN. Ainsi, les colonnes totales de CO observées par IASI entre juin et octobre se sont révélées fortement corrélées aux surfaces brûlées. Une méthode de détection des panaches extrêmes observés par IASI a été développée, révélant une corrélation significative entre le nombre total de jours avec un panache de CO détecté en juin-octobre et la surface brûlée totale aux latitudes supérieures à 30°N, à l’exclusion de l’ouest des régions d’Asie centrale et boréale (r=0.83). Dans les régions boréales d’Asie de l’Est et dans les régions boréales et tempérées d’Amérique du Nord. j’observe une augmentation de +16% à +37% des superficies brûlées entre juin et octobre lors des années récentes (2017-2023) par rapport à 2008-2023, accompagnée d’une hausse des niveaux moyens et extrêmes de CO et d’AOD. En Amérique du Nord, le nombre de jours avec des panaches de CO a augmenté de +51% à +65%, et ceux avec des panaches CO-aérosols de +73% à +100%. En Europe, bien que les surfaces brûlées aient diminué de 28%, le transport à longue distance des panaches a conduit à une hausse des extrêmes de CO et d’AOD. L’Atlantique, sur la trajectoire des panaches, est également affecté. J’observe ainsi une augmentation du nombre de jours avec un panache de CO de +82% au-dessus de l’Atlantique et +64% au-dessus de l’Europe. Je montre que l’augmentation de l’étendue des panaches, provoquée par une fréquence et une étendue géographique par panache plus importantes, contrôle très majoritairement l’augmentation observée des valeurs moyennes de CO et de PAN.

J’ai développé un algorithme basé sur les observations IASI de CO et de PAN pour déterminer les trajectoires des panaches et estimer leur origine la plus probable. Il en ressort que 51% des panaches extrêmes observés entre juin et octobre sur la période 2008-2023 proviennent des régions boréales d’Asie de l’Est et d’Amérique du Nord, avec une hausse de +28% à +47% du nombre de trajectoires issues de ces régions entre 2017 et 2023. L’Europe est principalement affectée par des panaches venant d’Amérique du Nord (45%), d’Afrique du Nord (28%) et du Moyen-Orient (21%), avec une augmentation de +40% à +61% des panaches provenant d’Amérique du Nord.

Enfin, je montre que l’utilisation conjointe des méthodes de détection de panaches, des observations CALIOP de la distribution verticale des aérosols et des observations IASI de multiples composés chimiques permet de caractériser les altitudes d’injection des panaches et d’étudier la chimie des panaches au cours du transport en fonction de leur altitude.

Lieu
Sorbonne Université – Campus Pierre et Marie Curie
4, place Jussieu 75005 Paris
Salle de conférence de l’UFR TEB, couloir 46/56, 2^e étage

Visio
https://cnrs.zoom.us/j/91751275590?pwd=ML6AlKvw7Zi70ahLEHChXFsK5D5YL4.1
ID de la réunion Zoom : 917 5127 5590
Code secret du Zoom : ZvPU4b

• Rapporteuse : Trissevgeni Stavrakou, Directrice de recherche à l’Institut royal d’Aéronomie spatiale de Belgique
• Rapporteur : Vincent Guidard, Directeur de Recherche au CNRM
• Examinateur : Sébastien Payan, Professeur à Sorbonne Université
• Examinatrice : Cyrielle Denjean, Chargée de recherche au CNRM
• Examinateur : Juan Cuesta, Maître de conférences à l’Université Paris-Est Créteil
• Invitée : Carole Deniel, Responsable des programmes composition atmosphérique et climat au CNES
• Directrice de thèse : Solène Turquety, Professeure à Sorbonne Université