Soutenance de thèse de David JAIDAN

Étude des processus d'import et d'export de la pollution gazeuse et particulaire au dessus du bassin méditerranéen dans le cadre du projet ChArMEx

L’objectif de cette thèse est d’étudier les phénomènes d'import et d'export de la pollution gazeuse et particulaire au-dessus du Bassin Méditerranéen (BM). Ce travail consiste dans un premier temps à étudier l’évolution de l'ozone O3 de surface dans un contexte de changement climatique au-dessus du BM entre 2000 et 2100, en exploitant les sorties issues de 13 modèles participant à l’exercice ACCMIP (Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project). Nous avons montré que l'ozone de surface diminue entre 2000 et 2030 (2100) pour 3 RCPs (Representative Concentration Pathway): -14% (-38%) pour le RCP2.6, -9% (- 24%) pour le RCP4.5 et -10% (-29%) pour le RCP6.0, alors que pour le scénario RCP8.5, l’ozone de surface reste stable au cours du XXIème siècle. Dans un second temps, nous avons identifié les sources et les chemins de transport de l’ozone, du monoxyde de carbone (CO) et des particules fines (PM10) representatifs des différentes régions du BM: l'Est, l'Ouest et le Centre entre 2012 et 2014, en utilisant une approche statistique qui combine des observations de surface et des rétro-trajectoires issues du modèle HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory). En général, l’ozone, le CO et les PM10 sont transportés, respectivement, depuis l’Europe continentale, l’Europe de l’Est et l’Afrique du Nord vers le BM. Finalement, nous avons étudié les phénomènes d'import et d’export de la pollution au-dessus du BM, en utilisant le modèle MOCAGE (MOdèle de Chimie Atmosphérique à Grande Échelle) et en exploitant les observations récoltées lors des deux campagnes de mesures TRAQA (2012) et GLAM (2014) realisées dans le cadre du programe ChArMEx. Nous avons mis en évidence le transport à longue distance des masses d’air riches en O3 et de leur mélange avec le vent du mistral. Le bilan d'O3 et de CO a été aussi réalisé sur le BM pour l'année 2012 à partir des simulations du modèle MOCAGE afin d'avoir une indication sur l'import et l'export de ces polluants. Les résultats montrent que la région méditerranéenne est importatrice de CO.

The objective of this thesis is to study the import and export process of gaseous and particulate air pollution over the Mediterranean Basin (BM). Firstly, we investigated the evolution of surface ozone (O3) over the MB over the time period 2000-2100 in a context of climate change, using the Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project (ACCMIP) outputs from 13 models. Compared to the reference period (2000), we found a net decrease in the ensemble mean surface O3 over the MB in 2030 (2100) for 3 RCPs (Representative Concentration Pathway): -14% (-38%) for RCP2.6, -9% (-24%) for RCP4.5 and -10% (-29%) for RCP6.0. For the RCP8.5 scenario, the ensemble mean surface O3 is almost constant over the MB from 2000 to 2100. Secondly, we identified the geographical sources and the transport pathways of polluted air masses inducing high levels of O3 , CO and PM10 concentrations at different regions of the MB representative of the west, the center and the east of the MB between 2012 and 2014, using several backward trajectory statistical analyses combining in situ measurements and back trajectories obtained from the HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) model. In general, ozone, CO and PM10 are transported to the MB from continental Europe, Eastern Europe and North Africa, respectively. Finally, we studied the import and export processes of pollution over the MB using the chemical transport model MOCAGE (MOdele de Chimie Atmosphérique à Grande Échelle). We have also investigated in situ measurements carried out during both TRAQA (2012) and GLAM (2014) field campaigns performed within the framework of ChArMEx program. We highlighted the long-range transport of air masses rich in O3 and their mixing with the mistral wind. The budget of ozone and carbon monoxide was also performed over the MB for the year 2012 using the MOCAGE model simulations, which gives an indication about the import and export of ozone and CO. We found that the Mediterranean Basin is an import area for carbon monoxide.