Connaissance a priori des sources de méthane

L’approche généralement utilisée pour déterminer les sources a priori d’un gaz atmosphérique est d’utiliser les estimations fournies par un modèle biogéochimique et/ou par des inventaires d’émissions. En ce qui concerne les flux de méthane, les émissions anthropiques sont généralement déterminées par des inventaires basés sur des modèles statistiques ou économiques, tandis que les émissions naturelles sont déterminées par des modèles biogéochimiques adaptés. On énumère ci-dessous les principales sources d’information a priori concernant les émissions de méthane.

Emissions anthropiques : l’inventaire EDGAR version 4.2FT2010

Mis à part les feux de biomasse, les émissions anthropiques a priori proviennent de l’inventaire EDGAR (Emission Database for Global Atmospheric Research). L’agence chargée du projet EDGAR fournit des bilans passés et présents des émissions anthro- piques des gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O) et des polluants atmosphériques (CO,

PFC,..). En général, la quantité d’un certain gaz émise par une certaine activité est calculée en prenant en compte le facteur d’émission (quantité de polluant émis par unité de grandeur d’une activité), le facteur d’activité (quantité et type de combus- tibles utilisés par le secteur d’activité) et le type de source (fixe ou mobile ; continue ou variable dans le temps). En considérant ensuite tous les secteurs d’activité, il est alors possible d’obtenir une estimation des émissions anthropiques pour un certain gaz.

FIGURE3.3: Emissions anthropiques de méthane en 2008 (unité : tonne de CH4). Carte

issue du site web de EDGAR : http ://edgar.jrc.ec.europa.eu.

En analysant la figure 3.3 qui présente les émissions anthropiques de méthane pour 2008 répertoriées par EDGAR, on observe de fortes émissions anthropiques en Asie du sud-est (Chine et Inde notamment), en Amérique du Nord, en Europe, et dans une moindre mesure dans quelques pays d’Amérique du Sud et d’Afrique centrale.

Cependant, les types d’émissions anthropiques de méthane dans ces différentes régions peuvent différer grandement. En Inde, les émissions liées à l’agriculture (fermentation entérique) et au traitement des déchets sont importantes. En Chine, la culture du riz et l’exploitation des mines de charbon sont responsables des importantes émissions anthropiques de méthane. En Russie, en Europe Centrale (autour de la mer Caspienne) ou au Moyen-Orient, les émissions de méthane liées à l’extraction et la distribution du gaz naturel prédominent. En Europe et en Amérique du Nord, les émissions anthro- piques de méthane sont réparties entre les émissions liées au secteur de l’énergie, à l’agriculture et au traitement des déchets.

Les inversions présentées dans ma thèse ont été réalisées en utilisant la version 4.2FT2010 de EDGAR, mise à disposition du public en Octobre 2013 (http ://ed- gar.jrc.ec.europa.eu).

Emissions dues aux feux de biomasse : l’inventaire GFED-v3

Les feux de biomasse sont une source importante de gaz traces atmosphériques et d’aé- rosols. Il est alors important de prendre en compte ces émissions dans les émissions a priori. L’inventaire GFED (Global Fire Emissions Database, www.globalfiredata.org) fournit notamment les émissions de CH4 dues aux feux de végétation en combinant

des informations sur l’activité des feux reconstruite par satellite avec des simulations de la productivité de la végétation à l’aide d’un modèle de surface. Ainsi, les émissions d’un gaz émis par des feux de biomasse sont déduites à partir de l’efficacité de la com- bustion, de la densité de la biomasse et du facteur d’émission du gaz. La version 3 de GFED (van der Werf et al.,2010) a été utilisée dans les émissions a priori considérées au cours de cette thèse.

FIGURE3.4: Emissions annuelles de carbone (unité : gC.m−2.year−1) moyennées entre 1997 et 2009 dues aux feux de biomasse. Carte issue du site web de GFED : http ://www.globalfiredata.org.

La figure3.4expose la carte mondiale des émissions annuelles de carbone moyen- nées entre 1997 et 2009 dues aux feux de biomasse. Les régions contribuant le plus à ces émissions sont l’Afrique (52%), l’Amérique du Sud (15%) et l’Asie équatoriale (10%). Les régions boréales ne contribuent que pour 9% des émissions mondiales de carbone par les feux de biomasse. Lorsqu’on s’intéresse aux émissions par les feux de biomasse de méthane en particulier, la proportion de la contribution des différentes régions varient légèrement. En effet, les feux de forêts ou de tourbières émettent de plus grande quantité de méthane dans l’atmosphère que les feux de végétation plus herbeuses (végétation de savane par exemple). Ainsi, la contribution de l’Afrique

3.4. Les composantes des inversions de méthane atmosphérique

aux émissions de méthane par les feux passent de 52% à 36% des émissions totales, compensée notamment par une augmentation de la contribution de l’Asie équatoriale (van der Werf et al.,2010).

Emissions naturelles

Les émissions de méthane d’origines naturelles contribuent fortement aux émissions totales de méthane (voir chapitre 2). Les émissions par les zones humides constituent une grande partie de ces émissions naturelles et il est essentiel de les considérer dans les émissions a priori. Dans cette thèse, c’est le travail de Kaplan dans Bergamaschi

et al. (2007) qui a été utilisé comme information a priori des émissions de méthane

par les zones humides. En effet, Kaplan a aggrégé de nouvelles cartes bénéficiant d’une classification de l’occupation des sols à haute résolution pour différentes régions du monde et le modèle de végétation, LPJ DGVM (Lund-Postdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model), a été utilisé pour obtenir les émissions de méthane par ces zones humides. Une description de la méthode menant à l’élaboration de cette carte mondiale des zones humides est disponible dansBergamaschi et al.(2007).

FIGURE3.5: Emissions de méthane (en tonnes de CH4 par m2et par an) par les zones

humides selon le travail de Kaplan dansBergamaschi et al.(2007).

La figure 3.5 montre cette carte mondiale des émissions annuelles de méthane relatives aux zones humides. On remarque que les émissions sont plus importantes dans les tropiques : autour du bassin de l’Amazone, du fleuve Congo et en Indonésie. De fortes émissions sont également localisées dans les régions boréales : en Amérique du Nord et à l’est, et au centre de la Sibérie.

D’autres émissions naturelles sont également considérées dans les émissions a priori utilisées au cours de cette thèse. A partir du travail de Sanderson (1996), on considère que les émissions de méthane par les termites atteignent 19 TgCH4 par an.

La contribution des océans aux émissions de méthane globale s’élève à 17 TgCH4 par

an selon le travail deLambert and Schmidt(1993).

Cependant, d’autres émissions naturelles de méthane (comme les sources géologiques ou les eaux continentales), qui ont été décrites dans la section 2.2.1, ne sont pas explicitement prises en compte dans les émissions a priori. En effet, les incertitudes

liées à ces sources mineures de méthane dans l’atmosphère sont très importantes et il n’en existe pas de cartes fiables. Cependant, le système inverse utilisé pourra retrouver ces émissions à partir des mesures de concentrations atmosphériques, mais les contri- butions de ces émissions seront alors incluses dans d’autres catégories d’émissions.