Des panaches de feux de biomasse africains détectés à La Réunion

Composition chimique et climat
Les feux de biomasse sont une source majeure de composés organiques volatils (COV). Ces COV sont des précurseurs cruciaux pour la formation de l’ozone et des aérosols organiques secondaires. Leur caractérisation contribue à la recherche sur le changement climatique et la qualité de l’air. Des chercheurs de l’IASB ont effectué des mesures de COV à l’observatoire du Maïdo à La Réunion afin de mieux quantifier les sources des COV dans les panaches de feux de biomasse africains.

Dans le cadre du projet OCTAVE, une série de mesures de concentrations de COV a été obtenue entre Octobre 2017 et Novembre 2019 à l’observatoire du Maïdo à La Réunion. Ces données sont utilisées pour mieux comprendre et quantifier les pertes et les sources de COV dans une région tropicale isolée.

Des panaches de feux de biomasse africains atteignent le site isolé

Les panaches de feux de biomasse en provenance d’Afrique ou de Madagascar peuvent avoir un impact sur la qualité de l’air à La Réunion. Parfois, ces panaches sont visibles à l’œil nu sous la forme d’une brume brune autour de l’île et ils sont rapportés dans les médias locaux

  • Un voile brumeux plane sur La Réunion - Imaz Press Réunion (8 August 2019)
  • Incendies en Afrique : les Hauts de La Réunion particulièrement impactés - Imaz Press Réunion (9 August 2019)

Des chercheurs de l’IASB ont sélectionné six intrusions de panache se déroulant en août 2018 et août 2019 afin de caractériser leur composition chimique et leur impact sur la qualité de l’air au-dessus de l’Océan Indien.

Identification de lacunes dans la connaissance actuelle

Deux indices de sources manquantes ont été identifiés en analysant les mesures de COV ainsi que des mesures de routine du monoxyde de carbone (CO), des oxydes d’azote (NOx) et de l’ozone troposphérique.

  1. Les concentrations d’acide formique se sont révélées 5 fois plus élevées que celles rapportées dans la littérature. Ceci indique que ce composé est produit à l’intérieur du panache au cours du transport vers La Réunion, mais le mécanisme de formation reste inconnu.
  2. Le service de surveillance de l’atmosphère (CAMS), qui fournit des données sur la composition atmosphérique, sous-estime les concentrations d’ozone, surtout dans les panaches jeunes. Ceci est lié à une sous-estimation encore incomprise des concentrations de NOx, le deuxième précurseur essentiel dans la formation d’ozone troposphérique.

Transport des panaches de feux de biomasse

En utilisant des modèles de transport atmosphérique, nous avons pu démontrer que les panaches de feux de biomasse provenant d’Afrique sont transportés à haute altitude dans l’atmosphère et arrivent à l’Observatoire du Maïdo en environ 7 à 14 jours.  

On estime que les concentrations d’acétonitrile, d’acétone, de benzène et de méthanol sont augmentées d’un facteur 1.25 à 2 dans ces panaches par rapport à l’atmosphère environnante au-dessus de l’océan. Ceci démontre le potentiel de mesures simultanées obtenues au-dessus de l’océan (avec des instruments embarqués sur un bateau) et à l’Observatoire du Maïdo pour mieux estimer les interactions entre l’océan et l’atmosphère. Ceci est particulièrement intéressant pour l’acétone et le méthanol, molécules pour lesquelles le rôle de l’océan en termes de puit ou de source est encore incertain.

 

Références

Verreyken, B., Amelynck, C., Brioude, J., Müller, J.-F., Schoon, N., Kumps, N., Colomb, A., Metzger, J.-M., Lee, C.F., Koenig, T.K., Volkamer, R., and Stavrakou, T. (2020). Characterisation of African biomass burning plumes and impacts on the atmospheric composition over the south-west Indian Ocean, Atmospheric Chemistry and Physics, 20(23), 14821-14845. https://doi.org/10.5194/acp-20-14821-2020 Open Access Logo

Comparaison entre CO, O3 et NO2
Comparaison entre CO (a), O3 (b) et NO2 (c) mesurés (points noirs) et modélisés (lignes colorées). La zone hachurée en rouge correspond aux périodes où les panaches de feux de biomasse atteignent l'Observatoire. Les lignes colorées correspondent aux différents niveaux verticaux du modèle, et la ligne verte sert de référence pour l'altitude de l'Observatoire du Maïdo (800 mbar). Le modèle reproduit bien les concentrations de CO. Il sous-estime toutefois systématiquement le NO2 et l'O3, en particulier dans les deux premiers panaches (plus jeunes). Figure issue de Verreyken et al. (2020).
Caractérisation chimique panaches échantillonnés Observatoire Maïdo
La caractérisation chimique des panaches échantillonnés à l’Observatoire du Maïdo (croix noire sur la figure) a révélé que la concentration du monoxyde de carbone (CO) varie proportionnellement à celle de l’acétonitrile (CH3CN), du méthanol (CH3OH), de l’acétone (CH3COCH3), et du benzène (C6H6). Ainsi, si on peut calculer la concentration et l'excès de CO dus aux feux de biomasse en Afrique et à Madagascar, on peut estimer la concentration et l'excès de ces autres composés. Figure issue de Verreyken et al. (2020).