au point un modèle SVAT générique à deux couches pour représenter les différentes voies de transfert d’un polluant entre l’atmosphère et le couvert végétal. Si le cadre conceptuel de ce type de modèle est maintenant bien défini, l’essentiel du travail consiste maintenant à adapter les différentes résistances et le point de compensation pour chaque polluant. Ces variables dépendent de multiples facteurs liés au polluant lui-même, aux conditions météorologiques et au couvert végétal, ainsi qu’au contexte local de pollution de l’air. Nous avons pour cela travaillé sur la paramétrisation du dépôt non stomatique. Cette analyse a été basée sur un schéma d’échange simple et la mise en relation des conductances mesurées (expérimentations menées à Grignon et Bordeaux) avec des variables micrométéorologiques simples.
Le développement de « Surfatm-NH3 » et « Surfatm-O3 » est conçu sur une approche « à résistance » pour le transfert de masse et de chaleur. Cette approche est classique et robuste pour représenter les transferts sol-plante-atmosphère. Ce modèle bi-couche permet de distinguer les deux niveaux - sol et végétation. Cette approche résistive souffre toutefois de la difficulté de représenter les phénomènes en conditions très stables (phases nocturnes essentiellement) et les flux à contre-gradients sont non reproduits. Toutefois, ces conditions apparaissent a priori comme mineures en comparaison de l’intensité des flux en pleine journée, période pendant laquelle l’activité biologique est à son plus fort (ouverture stomatique, activité microbienne, …), comme ont pu le montrer les séries de mesures continues sur de longues durées des dépôts d’ozone sur divers types de couverts.
Concernant les échanges d’ammoniac, un des points clés de la recherche se situe actuellement autour de la détermination du point de compensation des plantes. Relier le métabolisme de la plante et la nutrition azoté à un potentiel d’émission qui évolue dans le temps est le nœud actuel qui permettra de déterminer la capacité du couvert à absorber ou émettre l’ammoniac dans l’air à l’échelle de la saison. Avec cette connaissance, ceci devrait permettre de définir les zones sources et puits pour l’ammoniac dans l’espace rural et naturel et de définir dans le temps les capacités d’absorption de ces zones. Il n’a toutefois pas été prévu de traiter ce volet dans le projet BIOPOLLATM.
Pour le dépôt d’ozone, la question de l’importance des mécanismes réactionnels au sein du couvert demeure cruciale, en particulier les interactions avec l’humidité de l’air ou à la surface du couvert végétal ou du sol et avec les gaz NO et NO2, mais aussi peut-être les COV biogènes. Pour ce qui concerne la paramétrisation de la résistance de surface, notre travail se poursuivra par l’interprétation des séries de données acquises dans le cadre de ce projet. Concernant les interactions chimiques dans le couvert et au dessus, nous prendrons en compte, dans un premier temps, les mécanismes photochimiques simples (réactions entre NO, NO2 et O3) à l’intérieur du couvert pour examiner leur poids sur les flux de dépôt d’ozone. Cette étape est en phase finale d’intégration dans le modèle Surfatm-O3.
Avant de passer à une validation sur différents types de couverts pour l’ozone, il est d’abord envisagé de comparer les résultats du modèle avec les données du projet GRAMINAE pour lequel les dépôts d’ozone avaient été mesurés. En effet, les résultats obtenus sur l’ammoniac sont encourageants et ont permis de valider une partie du modèle. Il ne reste donc à faire que la partie spécifique à l’ozone. Nous le ferons avec et sans introduction des mécanismes réactionnels au sein du couvert. La seconde étape sera de valider le modèle Surfatm-O3 sur d’autres types de couverts plus ou moins complexes (maïs, sols nus ou forêts) à partir des données collectées sur l’expérimentation ESCOMPTE et les expérimentation du projet BIOPOLLATM à Grignon et Bordeaux. Certaines de ces données
permettront de traiter des interactions entre ozone et oxydes d’azote puisque les profils de concentrations et/ou les flux ont été mesurés. De plus les mesures de profils d’ozone, couplées
aux mesures de concentrations en NO/NO2 et de caractéristiques turbulentes permettront de retracer les zones puits et source d’ozone et des composés azotés dans le couvert végétal.
La nécessaire validation de ce type de modèle dans des conditions diverses souligne la nécessité de disposer de séries longues de données (variabilité saisonnière et de conditions météorologiques) sur des surfaces naturelles variées. Pour cela, nous cherchons à mettre en place des sites de suivi continu des flux de divers composés, principalement ozone, oxydes d’azote, ammoniac. Le site de Grignon est en cours d’instrumentation pour tous ces composés, et celui de Bordeaux est équipé pour l’ozone. D’autres sites sur forêt de feuillus (Nancy, Fontainebleau) et prairie (Lusignan) devraient pouvoir être équipés dans les années à venir. Pour bénéficier de synergies entre projets, tous ces sites participent au projet européen CarboEurope-IP, pour lesquels ils sont déjà équipés de système de mesure de flux de bilan d’énergie, quantité de mouvement (u*), CO2 et H2O.
Au delà de ces travaux en cours, les perspectives portent sur deux chantiers principaux : la paramétrisation des dépôts à partir de mesures faites en chambres de fumigation, et l’amélioration des interfaces végétation-atmosphère dans les modèles de chimie atmosphérique.
Concernant le premier point, nous utiliserons la chambre de fumigation développée à Grignon (voir partie 4) dans laquelle nous pouvons contrôler les conditions d’environnement et mesurer les flux d’émission et de dépôt. Les travaux porteront dans un premier temps sur l’effet de l’humidité de l’air et des caractéristiques chimiques de la surface de la végétation (polluants préalablement déposés).
Sur le second, comme mentionné précédemment, nous commencerons par comparer l’approche SurfAtm avec l’interface monocouche « ISBA » (Noilhan et al 1989) de MésoNH- C. Cette comparaison permettra de décider s’il est important de distinguer ou non les deux niveaux sol et végétation. Cela est certainement vrai pour l’ammoniac ou les oxydes d’azote, peut être moins pour l’ozone.