Body text
Contexte scientifique
Les composés organiques volatils sont des constituants atmosphériques majeurs ayant des impacts directs et indirects sur le climat et la qualité de l'air.
Bien que les écosystèmes terrestres soient responsables de 90 % des émissions de COV à l'échelle planétaire, les mécanismes d'échange entre la forêt et l'atmosphère sont encore incertaines. Mieux comprendre ces processus devient crucial pour anticiper les effets d'un climat perturbé.
Afin de constituer des bases de données à long terme sur les échanges de gaz en traces réactifs au niveau écosystémique, l‘IASB, en partenariat avec l'Université de Liège, a mené trois campagnes de mesures entre 2022 et 2024 sur un site de forêt mixte dans l’Ardenne belge.
Site de mesure
Le site de Vielsalm, un site écosystème classé niveau 2 dans le réseau ICOS (Integrated Carbon Observation System), a été doté d'un spectromètre de masse à temps de vol avec transfert de protons (PTR-ToF-MS) pour l'analyse des COV atmosphériques.
L'air a été prélevé successivement au sommet, à la base, ainsi qu'à cinq hauteurs intermédiaires le long d'une tour de flux de 51 mètres.
Les concentrations ont été mesurées à haute fréquence (10 Hz) et des anémomètres soniques placés en haut et en bas de la tour ont permis la détermination des flux de COV par la méthode d’eddy covariance. Une base de données, comprenant les concentrations et flux de COV pour l'ensemble des trois années, est en cours de finalisation.
Premiers résultats
L'analyse quotidienne des spectres PTR-ToF-MS a permis la détection automatique d'environ 350 à 1400 pics de masse. L'identification des pics stables apparaissant régulièrement au cours des campagnes a conduit à une liste finale d'environ 80 masses ioniques liées aux COV, sélectionnées pour une analyse approfondie.
Les premières estimations montrent que 18 masses ioniques expliquent 90 % des flux ascendants (de la forêt vers l'atmosphère, émissions), tandis que 27 masses sont nécessaires pour représenter 90 % des flux descendants (dépôt) vers la forêt (Fig. 1).
Les 13 masses les plus échangées, ainsi que les composés chimiques associés les plus probables, sont présentés dans Fig. 2. Les échanges saisonniers de COV révèlent des émissions élevées de COV biogéniques connus (isoprène et monoterpènes), avec une forte augmentation au printemps et un pic pendant l'été.
Les échanges bidirectionnels de COV oxygénés de faible masse moléculaire apparaissent corrélés à l'humidité relative. Des épisodes d'émissions intenses ont été observés pour certains composés à la suite du débourrement et d'une tempête de grêle. Les données devraient fournir des informations sur les processus physico-chimiques se produisant dans le continuum sol-canopée-atmosphère influençant les flux observés.
Références
- C. Dumont, B. Verreyken, N. Schoon, C. Amelynck, and B. Heinesch. "From forest to atmosphere: towards a more comprehensive assessment of BVOC exchanges in a mixed temperate forest." Presentation presented at ICOS Science Conference 2024, Versailles, France, 10 September 2024. url: https://hdl.handle.net/2268/323526
- B. Verreyken, N. Schoon, C. Dumont, B. Heinesch, and C. Amelynck. "Volatile Organic Compounds: Concentrations and Fluxes at a Belgian Mixed Forest Site." Poster session presented at iCACGP-IGAC 2024, Kuala Lumpur, Malaysia, 10 September 2024. url: https://hdl.handle.net/2268/322091
