Air quality monitoring over China

Le souffle du dragon : ERS-2 et Envisat révèlent l'impact de la croissance économique sur la qualité de l'air en Chine

9 septembre 2005

La spectaculaire croissance économique de la Chine au cours de la dernière décennie a été très positive à bien des égards – mais elle a aussi des conséquencesnégatives. Révélées dans un article paru dans Nature cette semaine, les mesures effectuées par l'instrument GOME embarqué sur ERS-2 et le spectromètre SCIAMACHY à bord d'Envisat, pour établir une carte atmosphérique mondiale de la pollution par dioxyde d'azote, ont révélé que la plus grosse concentration de NO2 dans le monde se situe au-dessus de Pékin et au nord-est de la Chine.

Dans le cadre du programme Dragon de l'ESA, les chercheurs européens et chinois utilisent les résultats envoyés par GOME (Expérience de surveillance mondiale de l'ozone) sur ERS-2 et par SCIAMACHY (Spectromètre d'absorption avec imageur à balayage pour la cartographie atmosphérique) sur Envisat, afin de surveiller et de prévoir la qualité de l'air en Chine.

Dans ce contexte, les chercheurs de l'université de Brême, de l'Institut de météorologie Max-Planck de Hambourg et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en France étudient les données sur la variabilité du dioxyde d'azote observée depuis l'espace et modélisent ses évolutions.

Average annual NO2 changes 1996-2002

L'équipe a publié le 1er septembre 2005 dans le magazine scientifique Nature, un article relatant les changements de NO2 observés depuis l'espace au cours de la dernière décennie et a souligné les variations spectaculaires au-dessus de la Chine.

Le dioxyde d'azote (NO2) est associé à l'oxyde d'azote (NO) dans l'atmosphère et la combinaison des deux s'appelle NOX. Celui-ci est produit par les centrales électriques, les industries lourdes et le transport routier, ainsi que par la combustion de la biomasse, et se diffuse dans la troposphère. La foudre dans l'air produit également des oxydes d'azote, tout comme l'activité microbienne dans le sol. Les émissions d'oxydes d'azote ont été multipliées par six depuis l'époque pré-industrielle et, dans les villes, la concentration en NOX est mille fois supérieure à celle mesurée dans la couche limite des zones marines loin de toute activité humaine.

Envisat optical view of China haze

L'exposition excessive au dioxyde d'azote est connue pour provoquer des lésions pulmonaires et des problèmes respiratoires, même si l'on sait peu de choses sur les conséquences d'une exposition à long terme dans des quantités atmosphériques élevées. La présence de ce gaz est un facteur important de la production d'ozone à basse altitude. Dans la troposphère (la couche inférieure de l'atmosphère, qui s'étend de 8 à 16 kilomètres d’altitude) cet ozone est lui-même un dangereux polluant toxique et constitue l'un des principaux composants du smog photochimique.

« Si les concentrations en colonne verticale de dioxyde d'azote au-dessus de l'Europe centrale et de l'Europe de l'Est, ainsi que dans certaines parties de la côte est des Etats-Unis connaissent une stabilité, voire une légère diminution, force est de constater une importante hausse au-dessus de la Chine », explique John Burrows de l'Institut de physique environnementale de l'université de Brême, qui interprète les résultats de SCIAMACHY.

Changes
Annual changes in nitrogen dioxide for selected areas

« Avant le lancement de SCIAMACHY, son prédécesseur GOME sur la mission ERS-2 de l'ESA nous avait déjà fourni des données sur la présence de NO2. Bien que GOME ait été d'une résolution plus faible, l'article indique que les dépistages de NO2, effectués en Chine par les deux instruments, coïncident parfaitement ».

« Les données combinées montrent que les niveaux de dioxyde d'azote ont augmenté de près de 50 % depuis 1996 et tout indique que ce phénomène va poursuivre ».

GOME and SCIAMACHY data
Monthly averages over East Central China

Seuls les capteurs spatiaux permettent d'assurer une surveillance mondiale et régionale efficace de l'atmosphère. Si l'expérience GOME a pour la première fois démontré la sensibilité des satellites au dioxyde d'azote de la troposphère, SCIAMACHY affiche quant à lui une performance supérieure, avec une résolution spatiale de 60 x 30 kilomètres, contre 320 x 40 km avec GOME.

En outre, SCIAMACHY observe l'atmosphère sous deux angles différents – vers le bas, en visée au « nadir » ainsi que vers le « limbe », dans la direction de vol – et balaie une gamme spectrale nettement plus large que son prédécesseur.

La hausse constatée des niveaux de dioxyde d'azote est un effet indésirable de la croissance économique. Le boom industriel de la Chine a fait de ce pays le premier consommateur au monde de cuivre, d'aluminium et de ciment, ainsi que le deuxième importateur de pétrole. Le nombre de voitures dans le pays double régulièrement en quelques années.

« La concentration de dioxyde d'azote en Chine varie selon les saisons » ajoute John Burrows. « Elle est supérieure en hiver en raison du climat et des schémas d'émission différents. Par exemple, la consommation de fioul pour le chauffage est plus élevée et le NO2 persiste plus longtemps dans l’atmosphère à cette époque moins ensoleillée de l'année – en moyenne une journée, contre quelques heures l'été ».

Envisat - artist's impression
Envisat - artist's impression

« La météorologie joue également un rôle crucial. On observe un pic juste avant Noël et celui-ci n'est pas dû à une hausse de l'activité industrielle, du chauffage dans les foyers ou du transport routier avant les vacances, mais à un flux d'air en direction de l'Est qui jusque-là tournait autour de l'Asie. Il s'agit du même type de phénomène qui déplace la poussière du désert de Gobi jusque sur la côte ouest des Etats-Unis ».

De plus amples informations sont disponibles en anglais sur : http://www.esa.int/esaCP/SEM712A5QCE_index_0.html

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