Nouveaux jeux de données climatiques sur les précurseurs de l’ozone et des aérosols

2023-2024
Dans le cadre du programme Climate Change Initiative de l'ESA, l’IASB dirige un projet visant à développer de longues séries temporelles harmonisées pour six molécules (NO₂, HCHO, SO₂, CHOCHO, CO et NH₃) présentes à l’état de trace dans l’atmosphère.

Ces gaz sont des précurseurs des Variables Climatiques Essentielles (VCE) que sont l'ozone et les aérosols. Le développement des produits HCHO, SO₂ et CHOCHO, ainsi que l'ensemble des activités de validation, sont sous la responsabilité de l’institut. Notre équipe de modélisation troposphérique réalise également une évaluation approfondie démontrant la valeur de ces nouvelles données pour les études climatiques.

Initiative de l'ESA sur le changement climatique (CCI) pour les variables climatiques essentielles relatives aux aérosols et à l'ozone

Les variations à long terme de l'ozone troposphérique (O₃) sont influencées de manière non linéaire par les émissions à la surface de monoxyde de carbone (CO), de composés organiques volatils (COV) et d’oxydes d'azote (NOₓ), liées aux activités humaines.

Dans le cadre de son programme d’Initiative sur le changement climatique (CCI), l'Agence spatiale européenne (ESA) a récemment lancé un projet coordonné par notre institut. Ce projet a pour but de générer des bases de données fiables et à long terme d'espèces atmosphériques clés à courte durée de vie, qui sont des précurseurs de l'ozone et des particules d'aérosols.

Six espèces sont particulièrement étudiées :

  • le dioxide d’azote (NO₂),
  • le formaldéhyde (HCHO),
  • le dioxide de souffre (SO₂),
  • le glyoxal (CHOCHO),
  • le monoxide de carbone (CO)
  • et l’ammoniac (NH₃).

En intégrant les mesures issues de multiples missions satellitaires (notamment GOME, SCIAMACHY, OMI et TROPOMI), des jeux de données climatiques de référence couvrant plus de deux décennies sont produits de façon harmonisée et cohérente. Les développements algorithmiques réalisés ont permis d'accroître la précision, l’exactitude et la stabilité à long terme des données.

Leur validation utilisant des données de référence au sol (FTIR et MAX-DOAS) démontre une réduction des biais dans les observations de HCHO, ce qui rend ces données plus fiables pour la surveillance du climat et l'analyse des tendances.

Analyse des tendances sur 15 ans

Les Figures 1 et 2 illustrent les variations à long terme du HCHO et du NO2 déterminées sur base d’observations effectuées par les senseurs OMI et TROPOMI.

Average column HCHO (2005-2023)
Formaldehyde (HCHO) data developed as part of the ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. The average columns [1015molec.cm-2] derived from OMI and TROPOMI are shown for HCHO (2005-2023).
HCHO trend
Corresponding trends [1015molec.cm-2yr-1].

Des tendances régionales notables émergent, l'Asie du Sud, en particulier l'Inde, présentant les augmentations les plus prononcées de HCHO. 

L'Afrique centrale, certaines parties du centre du Brésil et du nord de l'Australie montrent également des tendances à la hausse. En revanche, les niveaux de HCHO ont diminué dans le sud-est des États-Unis, en Europe, en Asie de l’Est et dans le sud de l'Australie.
 

Pour le NO₂, des tendances à la baisse sont observées en Europe de l’Ouest et du Sud, en Amérique du Nord, au Japon et en Indonésie. Certaines régions orientales de la Chine montrent également des déclins, bien que d'autres zones continuent de connaître des niveaux de NO₂ en hausse. L'Inde, l'Asie du Sud-Est et certaines parties du Moyen-Orient affichent des tendances à la hausse du NO₂.

NO2 average column
Données sur le dioxyde d'azote (NO2) développées dans le cadre du programme CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV de l'ESA. Les colonnes moyennes [1015molec.cm-2] dérivées de l'OMI et du TROPOMI sont indiquées pour le NO2 (2005-2021). 
NO2 trend
Tendances correspondantes [1015molec.cm-2yr-1].

Les diminutions observées de l'ozone de surface dans le nord-est des États-Unis et en Europe sont attribuées aux réductions simultanées de NO₂ et de HCHO, résultat de politiques efficaces d'atténuation de la pollution atmosphérique mises en œuvre au cours des deux dernières décennies [Elshorbany et al., 2024, Fadnavis et al., 2024].
 

Les jeux de données CCI sont distribués en ligne, avec une efficacité de téléchargement optimisée et dans des formats simples à utiliser, ce qui garantit leur accessibilité pour les utilisateurs. Cette facilité d'utilisation améliorée rend ces données climatiques largement disponibles pour la recherche sur le climat et l'atmosphère.

Liens

Références

  • Elshorbany, Y., Ziemke, J., Strode, S., Petetin, H., Miyazaki, K., De Smedt, I., Pickering, K., Seguel, R., Worden, H., Emmerichs, T., Taraborrelli, D., Cazorla, M., Fadnavis, S., Buchholz, R., Gaubert, B., Rojas, N., Nogueira, T., Salameh, T., and Huang, M.: Tropospheric Ozone Precursors: Global and Regional Distributions, Trends and Variability, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-720, 2024.
     
  • Fadnavis, S., Elshorbany, Y., Ziemke, J., Barret, B., Rap, A., Chandran, P. R. S., Pope, R., Sagar, V., Taraborrelli, D., Le Flochmoen, E., Cuesta, J., Wespes, C., Boersma, F., Glissenaar, I., De Smedt, I., Van Roozendael, M., Petetin, H., and Anglou, I.: Influence of nitrogen oxides and volatile organic compounds emission changes on tropospheric ozone variability, trends and radiative effect, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-3050, 2024.

 

Tendance du HCHO troposphérique
Données remlatives au formaldehyde (HCHO)
Données sur le formaldéhyde (HCHO) développées dans le cadre du projet ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. Exemple d'enregistrement de données climatiques (CDR) sur le HCHO et tendances calculées pour la région indienne.
Données relatives au dioxyde d'azote (NO2)
Données sur le dioxyde d'azote (NO2) développées dans le cadre du programme CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV de l'ESA. Exemple d'enregistrement de données climatiques (CDR) sur le NO2 et tendances calculées pour la région indienne.