Dans le paragraphe suivant, nous illustrons l’intégration de l’inventaire national d’émission de NO (Serça et al., 2001), exposé dans le chapitre 3, dans CHIMERE ("LAVILLE-régional"). Pour rappel, l’inventaire "LAVILLE-régional" test est construit selon l’algorithme de Laville et al. (2005). Il tient compte de l’influence de la température et de l’humidité du sol, ainsi que des pratiques culturales et en particulier des dates d’apports d’engrais, région par région. Nous utilisons cet inventaire afin d’estimer la variabilité spatio-temporelle des émissions de NO par les sols incluant les terres arables (source majoritaire de NO) pour trois périodes de l’année 2001 déjà considérées dans le chapitre 6 : 16-21 avril, 21-25 mai et 25-29 juin 2001. Les émis-sions selon "LAVILLE régional" sont comparées à celles déduites des inventaires STOHL et LAVILLE (le dernier faisant l’hypothèse d’un profil temporel d’épandage d’engrais moyen pour chaque pays). De plus, nous avons estimé l’impact des émissions de NO par les sols estimées par les 3 inventaires sur la production d’ozone durant la période qui a été la plus propice à la for-mation photochimique (fin juin). A cette période, les conditions climatiques sont favorables à la production d’ozone (faible vent, température caniculaire), d’après les analyses météorologiques en annexe D. Un évènement photochimique long a notamment eu lieu fin juin, durant lequel le seuil d’information a été atteint (Elichegaray et al., 2002).
Options de simulation :
Nous avons utilisé la version nationale de CHIMERE : FRA10 qui couvre un domaine de 41◦N à 52◦N et de -5◦E à 10◦E avec une résolution de 10 km. Rappelons que les aspects tech-niques et physiques de CHIMERE sont détaillés dans le chapitre 3. La version nationale nécessite des conditions aux limites calculées à partir des simulations continentales sur le domaine CONT3 (de -10.5◦E à 22.5◦E et de 35◦N à 57.5◦N, 0.5◦de résolution). Les simulations continentales sont effectuées avec les mêmes inventaires que les simulations nationales (STOHL - STOHL, LAV-ILLE - LAVLAV-ILLE), sauf pour le cas "LAVLAV-ILLE-régional" pour lequel l’inventaire LAVLAV-ILLE a été utilisé à l’échelle continentale.
Concernant l’occupation des sols, la base de données Global Land Cover Facility (GLCF) avec une résolution de 1 km est utilisée. Enfin, les données météorologiques ont été calculées avec la version européenne du modèle méso-échelle MM5/EUR2 (résolution 36 km) (Dudhia, 1993).
Afin de mettre en évidence l’impact des émissions de NO sur la production d’ozone, nous avons réalisé des simulations avec CHIMERE, pour chacune des 3 versions (STOHL, LAVILLE et CHERIF) en activant et désactivant les sources biogéniques. L’apport en concentrations d’O3 par les émissions de NO par les sols est estimé avec la relation suivante :
188 ANNEXE C. LES ÉMISSIONS DE NO ET CHIMERE
avec [X] la concentration d’O3 en surface, à 15h UTC. L’heure de visualisation des concentra-tions d’ozone est choisie à 15h UTC, puisque cette heure correspond à peu près au pic journalier des concentrations d’ozone et à la hauteur maximale de la couche limite permettant une disper-sion maximale des émisdisper-sions de NO par les terres arables.
Synthèse des travaux :
Nous présentons sur les figures C.9, C.10 et C.11, des cartographies d’émissions de NO pour les 3 périodes choisies. Ces cartes permettent de mettre en évidence une variabilité spatio-temporelle des émissions de NO par les sols.
FIG. C.9 : Cartes d’émissions deN Oxpar combustion (en haut à gauche) et par les sols selon l’approche STOHL (en haut à droite), selon l’approche LAVILLE (en bas à gauche) et selon l’approche LAVILLE-régional (en bas à droite). Période du 25-29 juin 2001.
Concernant la dynamique temporelle des émissions de NO, la version STOHL simule de fortes émissions de NO (51010molécules cm−2s−1, soit 10 gN ha−1j−1) sur les périodes de mai
FIG. C.10 : Cartes d’émissions deN Oxpar les sols selon l’approche STOHL (en haut à gauche), selon l’approche LAVILLE (en haut à droite) et selon l’approche LAVILLE-régional (en bas). Péri-ode du 16-21 avril 2001.
et de juin, en raison des importants apports d’engrais qui sont répartis de mai à juillet, aussi en avril les émissions atteignent un niveau de fond de 5109 molécules cm−2 s−1 (soit 1 gN ha−1 j−1) qui est dépendant de la température. De leur côté, les versions LAVILLE et "LAVILLE-régional" simulent une variabilité temporelle plus homogène des émissions de NO par les sols, en raison de la combinaison des 3 facteurs environnementaux (température, humidité et teneur en ammonium). L’évolution temporelle de la teneur en ammonium est modélisée selon les courbes régionales décrites dans le chapitre 3), elle traduit une fertilisation répartie de février à mai. Au mois de juin (Fig. C.9), les émissions simulées avec STOHL sont les plus fortes parmi les 3 périodes (Fig. C.9, C.10 et C.11), les sources émettent 10 fois plus de NO qu’avec les versions LAVILLE et "LAVILLE-régional". Cependant, les émissions selon STOHL restent inférieures aux émissions de NO liées à la combustion (industries et véhicules) près des agglomérations
190 ANNEXE C. LES ÉMISSIONS DE NO ET CHIMERE
FIG. C.11 : Cartes d’émissions deN Oxpar les sols selon l’approche STOHL (en haut à gauche), selon l’approche LAVILLE (en haut à droite) et selon l’approche LAVILLE-régional (en bas). Péri-ode du 21-25 mai 2001.
mais elles peuvent être équivalentes voir supérieures en zone rurale. On remarque notamment sur la figure C.9 des émissions biogéniques de NO plus importantes que celles issues de la com-bustion dans les Pays de la Loire ou dans le Sud Ouest de la France.
Sur le domaine FRA10, on peut voir, en comparant les figures C.10, C.11 et C.9, que les principales sources de NO se trouvent dans le Sud Ouest, l’Ouest et le Centre de la France, ainsi qu’en Belgique et au Nord de l’Italie. Les sources sont plus ou moins activées selon les 3 périodes et les 3 versions. Au mois d’avril, on remarque que les versions LAVILLE et LAVILLE-régional favorisent des émissions maximales de NO de l’ordre de51010molécules cm−2 s−1 (soit 10 gN ha−1 j−1) en Belgique, dans le Sud Ouest de la France et au Nord de l’Italie, alors que STOHL simule des émissions de fond de quelques gN ha−1j−1. Sur la période considérée ici, l’inventaire "LAVILLE-régional" montre une structure de la variabilité spatiale similaire à LAVILLE, mais