Des observations dans la forêt amazonienne pour quantifier les émissions

2023-2024
La forêt amazonienne est l’une des régions principales d’émission de composés organiques volatiles qui influencent la qualité de l’air et le climat. Pour surveiller ces espèces, ainsi que certains gaz à effet de serre, l’IASB a installé un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier à Porto Velho, au Brésil, en 2016.

Cette technique de télédétection à partir du sol mesure une quantité similaire à celle vue par satellite (une colonne intégrée de l’atmosphère) ce qui la rend parfaitement adaptée pour vérifier la qualité des mesures satellitaires.

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Mesures FTIR à Porto Velho, Brésil

La technique FTIR permet de mesurer simultanément de nombreuses espèces atmosphériques d’origine biogénique et de feux de biomasse, telles que le méthane, le monoxyde de carbone ou de nombreux composés organiques volatiles (COVs) comme l’éthane, l’acétylène, le formaldéhyde, le méthanol, ou encore l’acide formique.

Certaines espèces sont plus difficiles à détecter car leur signature spectrale est très faible. C’est le cas de l’isoprène alors qu’il s’agit du COV le plus abondant dans l’atmosphère. Récemment, cette espèce a été détectée pour la première fois à l’aide de la technique FTIR (Wells et al., 2022) grâce à nos mesures à Porto Velho où la concentration d’isoprène est l’une des plus élevées du monde. 

Validation de satellites

Nos données uniques d’isoprène ont permis la validation d’un nouveau produit du satellite CrIS (Cross-track Infrared Sounder), ce qui est primordial avant que ces données ne soient utilisées dans des modèles de chimie de l’atmosphère.

En effet, l’isoprène est également difficile à mesurer depuis l’espace et cette validation montre un biais systématique de 20 à 50% des mesures satellites (Wells et al., 2022).

Il est rare que les satellites présentent un biais constant. Il est souvent proportionnel à la concentration de l’espèce mesurée. Connaître cette proportionnalité permet de corriger les mesures satellites avant de les intégrer dans des modèles d’inversion qui utilisent les satellites pour optimiser les émissions de notre planète.

La validation du formaldéhyde des satellites TROPOMI et OMI à l’aide de données FTIR (Vigouroux et al., 2020) en est un exemple. Elle a été utilisée pour améliorer l’optimisation des émissions de COVs (Oomen et al., 2024, Müller et al., 2024). Notre station à Porto Velho ayant des concentrations très élevées pour les espèces émises par la forêt amazonienne (COVs, ammoniac, ….), elle permet de mieux quantifier cette proportionnalité du biais.

Outre le formaldéhyde, nos données de Porto Velho ont été plus récemment utilisées pour la validation du monoxyde de carbone et de l’ammoniac de IASI (projet CCI+ ozone precursors), ou encore d’autres COVs mesurés par CrIS (Wells et al., 2025).

La distribution géographique du méthanol observé par le satellite IASI montre l’importance de la forêt amazonienne pour l’émission de composés organiques volatiles. Crédit : Maya George, LATMOS

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Le sun-tracker (système de miroirs permettant de traquer le soleil et de rediriger sa lumière dans le spectromètre se situant dans une pièce en dessous du toit) et la station météo installés sur le toit de l’institut partenaire de l’IASB à Porto Velho (IFRO). Crédit : IASB

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Validation du méthanol observé par CrIS (Wells et al., 2025). La détermination de la proportionnalité du biais du satellite est dominée par les mesures élevées de méthanol, ce qui montre l’importance des mesures à Porto Velho (en rouge).