Flux de dépôt sec du dioxyde de soufre (SO 2 )

L’évolution des flux moyens mensuels de dépôt sec de soufre (2002-2007) sous forme de SO2 (S-SO2) sur le transect, ainsi que l’évolution des concentrations mensuelles de SO2, est présentée sur la figure (4.12).

Le mode d’évolution mensuelle des flux de dépôt de SO2 est globalement comparable à celui des concentrations. Les flux moyens mensuels de dépôt sec sont compris entre 0,21±0,16 et 1,17±0,71 kgS.ha^-1.an^-1 en savanes sèches, entre 0,38±0,24 et 1,39±0,42 kgS.ha^-1.an^-1en savanes humides et entre 0,42±0,24 et 1,57±1,55 kgS.ha^-1.an^-1 en forêts. Nous remarquons que l’écart type des flux par rapport à la moyenne mensuelle est important (figure 4.12). En effet, les concentrations mensuelles de SO2 mesurées dans les sites IDAF sont faibles et varient fortement d’une année à une autre pour un même mois.

148 Figure 4.12 (a,b,c) : Evolution mensuelle des flux moyens de dépôt sec de soufre (2002-2007) par SO2 sur le transect savane sèche (a) – savanes humides (b) – forêts (c), associée à l’évolution des concentrations SO2.

149 Comme dans le cas des autres gaz, le dépôt sec de SO₂ est important pendant la saison humide en savanes sèches et est de même ordre de grandeur entre les deux saisons en savanes humides et en forêts.

En savanes sèches, les moyennes saisonnières des flux de dépôt sec de SO2 sont de 0,25±0,15 et 0,85±0,13 kgS.ha^-1.an^-1 à Banizoumbou, 0,47±0,16 et 1,00±0,15 kgS.ha^-1.an^-1 à Katibougou, et 0,45±0,18 et 1,03±0,15 kgS.ha^-1.an^-1 à Agoufou, respectivement en saison sèche et en saison humide. Nous remarquons qu’en saison humide, les flux moyens saisonniers sont plus de 3 fois plus élevés à Banizoumbou et environ 2 fois (plus élevés) à Katibougou et Agoufou. En effet, les concentrations moyennes étaient environ 2 fois plus élevées à Banizoumbou alors qu’elles étaient seulement 1,3 fois plus élevées à Katibougou et Agoufou en saison humide. Les vitesses de dépôt sec de SO2 calculées sont environ 1,5 fois plus élevées en saison humide pour les trois stations.

En savanes humides, les moyennes saisonnières des flux de dépôt sec de SO2 sont de même ordre de grandeur entre les deux saisons et les deux sites avec des valeurs de 0,82±0,16 et 0,77±0,24 kgS.ha^-1.an^-1 à Lamto et 0,77±0,24 et 1,05±0,25 kgS.ha^-1.an^-1 à Djougou, respectivement en saison sèche et en saison humide.

De même dans les écosystèmes forestiers, les flux moyens saisonniers de dépôt sec de SO2 sont de même ordre de grandeur avec des valeurs de 0,83±0,36 et 0,68±0,12 kgS.ha^-1.an^-1 à Zoétélé et 0,90±0,47 et 1,04±0,36 kgS.ha^-1.an^-1 à Bomassa, respectivement en saison sèche et en saison humide.

Les concentrations moyennes saisonnières de SO₂ mesurées sont comparables entre les deux saisons pour les sites des savanes humides et forêts. A l’exception de Djougou où la vitesse de dépôt sec est environ 1,7 fois plus élevée en saison humide, les vitesses de dépôt sec simulées sont de même ordre de grandeur entre les deux saisons pour les sites forestiers et Lamto.

Les moyennes annuelles des flux de dépôt sec de SO₂ sont, en savanes sèches de 0,5±0,2 kgS.ha^-1.an^-1 à Banizoumbou, 0,7±0,3 kgS.ha^-1.an^-1 à Katibougou et 0,7±0,3 kgS.ha -1

.an^-1 à Agoufou, en savanes humides de 0,8±0,4 kgS.ha^-1.an^-1 à Lamto et 1,0±0,3 kgS.ha -1

.an^-1 à Djougou, et en forêts de 0,8±0,4 kgS.ha^-1.an^-1 à Zoétélé et 1,0±0,5 kgS.ha^-1.an^-1 à Bomassa. Nous remarquons que les flux moyens annuels de dépôt sec sont de même ordre de grandeur sur toutle transect des écosystèmes.

Dans une forêt de cèdre au Japon, une étude de flux de dépôt sec de SO2 pendant un an (2001-2002) a été réalisée par simulation numérique. La vitesse de dépôt sec modélisée sur ce

150 site de 0,88 cm.s^-1 est du même ordre de grandeur que celle estimée dans les écosystèmes forestiers africains (0,7 cm.s^-1). Le flux de dépôt sec du soufre estimé par la méthode inférentielle est de 3,6 kgS.ha^-1.an^-1 dans la forêt japonaise (Takahashi et al., 2002), 3 fois supérieur aux flux estimés dans les forêts tropicales africaines (de l’ordre de 1 kgS.ha^-1.an^-1) à cause des faibles concentrations de SO₂ qui y sont mesurées. Dans le nord de la Chine (banlieue Beijing), Sorimachi et al. (2003) ont mesuré des flux de dépôt sec de SO2 par la méthode aérodynamique du gradient au-dessus d’une végétation d’herbes courtes. Le flux moyen de dépôt sec de SO2 estimé est de 17,5 ±12 kgS.ha^-1.an^-1 au début de l’été et de 50,3 ±45 kgS.ha^-1.an^-1 au début de l’hiver. Ces très fortes valeurs des flux de dépôt de SO2 par rapport à nos estimations sont dues aux fortes concentrations mesurées (17,2 ppb en été et 37 ppb en hiver) liées à l’influence des activités anthropiques. Les vitesses de dépôt sec moyennes de SO2 correspondantes étaient de 0,2 cm.s^-1 en été et 0,4 cm.s^-1 en hiver.

D’une façon générale, les flux de dépôt sec de SO2 estimés dans les écosystèmes africains sont faibles en raison de faibles concentrations mesurées (de l’ordre de 1-2 ppb). En effet, les sites reculés de mesure du réseau IDAF sont peu ou pas influencés par les activités anthropiques et par conséquent les sources de SO₂ y sont faibles. Ces sources dans ces écosystèmes non perturbés comprennent les émissions du sol, de la biosphère, et la combustion de biomasse (Van Breemen, 1982 ; Bates et al., 1992). Cependant, la teneur de la végétation en soufre est faible comparée aux éléments de carbone et d’azote (Lacaux et al., 1995).

Pour conclure sur le dépôt sec de SO₂, nous comparons les flux estimés, dans le cadre du programme IDAF, aux flux simulés par les modèles globaux à l’échelle de la terre dans Dentener et al. (2006). En effet, Dentener et al. (2006) ont utilisé 23 modèles globaux de transport de chimie atmosphérique, dans une approche multi modèle, pour calculer le dépôt d’azote réactif (NO_y, NH_x) et de sulfate (SO_x) sur les surfaces de la terre et des océans. Dans le chapitre 5 (section 5.4), nous ferons la comparaison pour les flux de dépôt azotés. Dentener et al. (2006) ont présenté les simulations numériques du dépôt humide de SO4^2- (sulfate du soufre) et du dépôt total de SOx (SO2 + SO4^2-). La figure 4.13 présente un zoom sur l’Afrique de la simulation numérique moyenne du dépôt sec annuel de SO2 (Dentener et al., 2006), comparée aux flux estimés dans le cadre du programme IDAF pour le continent africain.

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Figure 4.13 : Simulation du dépôt sec annuel de SOx à l’échelle globale pour l’année 2000 (Dentener et al., 2006), comparée aux observations IDAF pour le continent africain.

Nous remarquons (figure 4.13) que le flux de dépôt sec de SOx (ou SO2) simulé par

l’approche multi modèle est négligeable (voire nul) pour tous les écosystèmes d’Afrique de l’Ouest et Centrale, à l’exeption du Nigéria et une partie du centre de la Côte d’Ivoire où le flux est de l’ordre de 1-2 kgS.ha^-1.an^-1. Le flux observé au Nigéria est lié aux activités anthropiques en lien avec le pétrole.

Ce résultat est en accord avec les faibles flux de dépôt de SO2 estimés dans le cadre du programme IDAF (0,5-1,0 kgS.ha^-1.an^-1) pour les écosystèmes d’Afrique de l’Ouest et Centrale. Toutefois, à l’exception de la savane humide de Lamto (au centre de la Côte d’Ivoire), l’approche multi modèle global sous estime les flux observés dans les autres sites d’IDAF (0,5-0,7 kgS.ha^-1.an^-1 en savanes sèches, 1,0 kgS.ha^-1.an^-1en savane humide de

Djougou et 0,8-1,0 kgS.ha^-1.an^-1 en forêts (figure 4.13). Ceci montre l’importance des réseaux de mesures dans les sites reculés (comme IDAF) pour valider les résulats des modèles.

Cette simulation numérique par l’approche multi modèle montre aussi l’influence des activites anthropiques en Afrique du Sud où le flux de dépôt sec de SO₂ est de l’ordre de 1-4 kgS.ha

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.an^-1. Nous rappelons que, dans le cadre du réseau IDAF, la plus forte concentration moyenne annuelle de SO₂ a été mesurée à Amersfoort (2,8± 1,1 ppb), site de l’Afrique du Sud,

influencé par les activités anthropiques du Highveld, zone très industrialisée (Martins et al., 2007).