L’OMM créa le BAPMoN (‘Background Air Pollution Monitoring Network’) en 1969, avec un Centre de données mondiales installé aux Etats-Unis. Le réseau utilisait toutefois des stations qui avaient été installées pour certaines une quinzaine d’années plus tôt. Elles l’avaient été
172 Sur le rôle géopolitique de SCOPE, voir Melillo Jerry, 2008, “Appendix 4: SCOPE’s development over the past four decades” in SCOPE, 2008, pp. 31-33.
dans des régions polluées ou reculées, afin d’estimer la pollution de fond, non seulement le
CO2 (dans la lignée de Keeling lors de l’AGI), mais aussi les pollutions délétères (par
exemple, à Los Angeles, à Londres). On recueillait ces pollutions lors de leur retombée au sol, soit sous forme sèche (puis on analysait la composition chimique des aérosols), soit, le plus souvent, dans les eaux de pluies (composées d’eau liquide, d’aérosols et de gaz dissous). Ces méthodes d’estimation au sol des pollutions atmosphériques n’étaient pas
nouvelles (et perdurent).173
Antérieurement à la création du BAPMoN, dès les années 1950, un autre réseau transnational avait en outre été créé. Cette expérience avait été entreprise en Europe, sous l’impulsion des Suédois, avec la prétention de quadriller une région de plusieurs milliers de
km2 avec des stations de mesure, afin de générer des cartes de pollution régionale, et avec
l’ambition de modéliser le trajet desdits polluants sur de longues distances, à l’aide de modèles numériques. Elle trouvait son origine dans les travaux de Hans Egnér et son jeune assistant Erik Eriksson, qui s’intéressaient à la présence d’ammonium et de soufre dans les sols et les eaux de pluies. Dans un premier temps, l’objectif contemplé avait été la réalisation d’études des sols utiles à l’agriculture. E. Eriksson était agronome de formation. Entre 1945 et 1953, il était passé par le Département de Chimie agricole de la Faculté royale d’Agriculture d’Uppsala, par l’Institut de Science des sols suédois, par le ‘Macaulay Institute for Soil Research’ d’Aberdeen en Ecosse, avant de revenir travailler en Suède avec H. Egnér, sous la direction duquel il avait déjà travaillé. Mais, en 1953, la rencontre de H. Egnér et E. Eriksson avec l’éminent météorologiste Carl-Gustaf Rossby, de retour pour quelques jours d’Outre-Atlantique, allait faire muter les objectifs de leur collecte des eaux de pluies, initiée quelques années plus tôt. [Eriksson, 1998]
Quarante-cinq années plus tard, E. Eriksson se demandait encore quelle raison avait le plus motivé C.-G. Rossby à stimuler le développement d’un réseau régionale d’analyse des eaux de pluies en Europe du nord. Etait-ce pour étudier le transport atmosphérique à grande échelle ?, pour comprendre le rôle des substances chimiques dans la formation de la pluie et de la neige ?, pour maîtriser cette formation grâce à des technologies d’ingénierie atmosphérique ?... Quoiqu’il en soit, dans les trois cas, conclurait E. Eriksson, « la seule manière de s’en sortir était d’étudier la composition atmosphérique et apprendre de la Nature elle-même. » Suivant la suggestion de Rossby, une Section sur la composition atmosphérique fut alors rapidement créée au sein du Département de météorologie de l’Université de Stockholm (plus connu sous l’acronyme « MISU »), qu’Eriksson intégra, avec pour mission de monter avec H. Egnér un réseau européen, l’‘European Atmospheric
173 Précisons que des avions sont également utilisés dès les années 1970 dans le cadre de l’expertise sur les pluies acides, principalement afin d’effectuer des relevés de soufre dans l’atmosphère. [Ottar, 1976]
Chemistry Network’ (EACN). L’appui que fournit alors Rossby fut d’un caractère primordial, lui « qui connaissait presque tous les preneurs de décision de la météorologie », qu’il mit autour d’une table afin que soient choisis les sites des stations, les équipements d’échantillonnage, les procédures, et les méthodes et centres des analyses
physico-chimiques, relatera E. Eriksson. [Eriksson, 1998]174
Dans les mois qui suivent ces conciliabules, H. Egnér et E. Eriksson soumettent à publication de premiers résultats dans le grand journal international Tellus, à partir des mesures des premières stations de l’EACN (Emanuelsson A., E. Eriksson & H. Egnér, 1954, “Composition of Atmospheric Precipitation in Sweden” ; Egnér. H. & E. Eriksson, 1955, “Current data on the chemical composition of air and precipitation”). Viennent se greffer à leur projet plusieurs scandinaves et Européens, dont Carl Junge, de retour des Amériques. En 1963, C. Junge et E. de Bary publient ainsi une synthèse des cinq dernières années de recueil de données. Ils y cartographient « la distribution du soufre et du chlore en Europe ». Ils relèvent un excès d’ions sulfates dans les précipitations dans pas moins de 82 stations, à la
fois en hiver et en été… Un excès qui pourrait être dû à quelque émission importante de SO2
dans l’atmosphère quelque part en Europe. [Popovics et al., 1987, p. 48]
Entre temps, les mesures se sont en outre intensifiées en Scandinavie. Si E. Eriksson est peu présent en Suède entre 1955 et 1963 (et réalise même avec Bert Bolin, élu en 1957 à la tête de l’‘International Meteorological Institute’ (créé à Stockholm en 1955 par Rossby), des
travaux fondateurs sur les échanges de carbone entre atmosphère et océans)175, d’autres se
174 Dans une interview datée de 1998, E. Eriksson explique :
“In 1953, Rossby was acquainting himself with the state of atmospheric sciences in Uppsala when he visited Prof. Egnér in Ultuna. This was the time of rainmaking; H. Kohler, professor of meteorology at the University of Uppsala, was well known for his work on condensation and nucleation processes in the atmosphere, part of which bordered on geochemistry. The atmospheric chemistry work at Ultuna was also known by chemists. The study of atmospheric large-scale transport processes with chemistry as a tracer might have entered Rossby’s thoughts or, alternatively, the possibility of understanding the role of chemical substances in rain and snow formation and even to manipulate this process. On the whole, however, the range of possibilities at that time must have been somewhat hazy; the only way out was to study atmospheric chemistry and learn from Nature itself. Rossby introduced an atmospheric chemistry section at MISU and, on Egner’s recommendation, asked me to organize and run it. I hesitated, because I understood that this would most likely end my career in soil science. However, I accepted and took two years leave from Ultuna.” [Eriksson, 1998]
175 Eriksson participe notamment au lancement d’un autre réseau international impliquant l’OMM, ‘The Global Network of Isotopes in Precipitation’ (GNIP), initié en 1958 avec l’IAEA (‘International Atomic Energy Agency’ ; 1957-…). Ce réseau IAEA/WMO portant sur les composés que nous appelons aujourd’hui les « isotopes
environnementaux » devint opérationnel en 1961, et perdure aujourd’hui. Initialement conçu pour surveiller les retombées d’un isotope de l’hydrogène, le tritium, subséquentes aux tests atmosphériques thermonucléaires, la vocation du réseau évoluera dans les années 1970 vers l’observation des isotopes stables d’hydrogène et d’oxygène pour des études plus interdisciplinaires et "environnementalistes". Avec quatre objectifs principaux, est-il indiqué sur le site Internet de l’IAEA : la modélisation de la circulation globale de l’atmosphère ; l’étude des climats régionaux et globaux ; les échanges d’eau entre atmosphère et biosphère ; le repérage de nourriture et de plantes, le suivi géographique des espèces migratoires (oiseaux, poissons, papillons, etc.), ou encore des expertises médico-légales. Ajoutons que Dieter Ehhalt, l’un des premiers chimistes de l’atmosphère à avoir activement participé au programme d’élaboration des cycles biogéochimiques (voir Chapitre 6) a produit, en 1974, un rapport pour le NCAR sur les isotopes de l’hydrogène dans la troposphère. L’essentiel de ses sources provenait de travaux publiés par l’IAEA entre 1967 et 1970. [Eriksson, 1998 ; Site web de l’IAEA, 2014,
http://www-chargent d’effectuer les relevés de mesures et de les analyser. Ainsi, Svante Odén (1924-1986), auquel Eriksson a confié en son absence les clefs du programme sur la composition atmosphérique au MISU. S. Odén, qui est comme Eriksson un agronome de formation (il a durablement enseigné la science des sols et la chimie de l’écologie à l’Université suédoise des sciences agricoles), prend ce travail à cœur. Il rassemble les données de concentrations chimiques dans les précipitations recueillies dans les stations de l’EACN, et les cartographie. Or, il est frappé par la significative augmentation des dépôts de soufre d’une année à l’autre (qui coïncide avec une baisse du pH dans les précipitations). Il analyse également les nombreuses données qui se sont accumulées depuis quelques années au sujet de l’acidification des lacs, en particulier dans le sud-ouest de la Suède, et cherche à les corréler avec des données relatives à la pêcherie lacustre [Eriksson, 1998]. Il naîtra de ce travail le retentissant article publié le 24 octobre 1967 dans le quotidien suédois Dagens Nyheter, qui a fait reconnaître S. Odén comme le premier lanceur d’une alerte publique sur les pluies acides. Dans son article, il suspecte l’acidification des eaux de surface en Suède d’être corrélée à des émissions de polluants atmosphériques venues de Grande-Bretagne et d’Europe centrale. Le Conseil de Recherche Scientifique suédois publiera l’année suivante une contribution d’Odén sur « l’acidification des précipitations et ses conséquences sur l’environnement », dans son premier Bulletin de la Communauté d’Ecologie.
Le pendant nord-(est-)américain à l’alerte de S. Odén, c’est-à-dire la médiatisation des pluies acides Outre-Atlantique, viendra peu après, en 1969, avec le lien établi par des chercheurs du gouvernement canadien entre des émissions de soufre provenant de fonderies et des acidifications lacustres et des baisses de population de poissons. En 1972, de l’autre côté de la frontière nord-américaine, l’Etats-Unien G.E. Likens discutera la distribution régionale des précipitations acides et leurs effets, en Amérique du nord. Mais, la médiatisation de la problématique des pluies acides décollera aux Etats-Unis seulement en 1976, avec la publication dans Science d’un article sur « les précipitations acides dans le Nord-est des Etats-Unis », signé J.N. Galloway, G.E. Likens et E.S. Edgerton (Galloway et al., 1976), et du rapport, rédigé pour l’Etat de New York par Carl L. Schofield, sur le déclin des populations de truites dans le massif des Adirondacks (dans l’est des Etats-Unis), déclin potentiellement lié à l’acidification des lacs par des pluies acides (Schofield, 1976(1), “Acidification of
naweb.iaea.org/napc/ih/IHS_resources_gnip.html (05/09/2014) ; Ehhalt, 1974, Vertical profiles of HTO, HDO and
H2O in the troposphere, p. 8]
Quant aux travaux spécifiques réalisés par les compatriotes E. Eriksson et B. Bolin, ceux publiés en 1958,
notamment, ils prolongeaient les travaux publiés un an plus tôt par Roger Revelle et Hans Suess dans Tellus. Bolin et Eriksson utilisaient un modèle d’interaction atmosphère-océans à court-terme, qui prédisait que le CO2
atmosphérique avait de fortes chances d’augmenter de 25 pourcent d’ici à la fin du siècle, et ceci avec les émissions humaines comme principale origine [Bolin & Eriksson, 1958 in Howe, 2014, p. 35].
Adirondack lakes by atmospheric precipitation: extent and magnitude of the problem”). Au cours de la même année 1976, le chercheur du ‘Departement of Natural Resources’ de la ‘Cornell University’ divulgue également ses résultats dans la revue suédoise Ambio (Schofield, 1976 (2), “Acid precipitation: effects on fish”), alors que, dans le même temps, au Canada, Schindler et d’autres chercheurs entreprennent de premières expérimentations d’additions d’acide dans des lacs artificiels, dans la Province de l’Ontario (de semblables expérimentations seront réalisées ailleurs sur des forêts "artificielles")… Aussi, bien que, par exemple, C.L. Schofield eût déjà publié un “Water quality in relation to survival of brook trout” onze an plus tôt (1965) dans les Transactions of the American Fisheries Society, ou que le limnologiste Eville Gorham et ses collègues états-uniens eussent entamé la même démarche
de corrélation entre transport atmosphérique du SO2 et acidification des milieux aquatiques
dès 1955, la controverse sociotechnique sur les pluies acides aux Etats-Unis n’est véritablement lancée qu’au milieu des années 1970. [Bricker & Rice, 1993, pp. 152 & 172]
En Europe, par contre, les médias se sont emparés des effrayantes « pluies acides » dès le début des années 1970. Et avec eux, les pouvoirs politiques. E. Eriksson affirmera que le « message » d’alerte d’Odén était bien passé auprès « des « verts » et des politiciens », et ceci rapidement. Mais, avant de rejoindre la table des négociations, ces derniers vont d’abord répondre par la mise en place de nouveaux réseaux devant succéder au "trop restreint" EACN. Ceux-ci vont, comme l’EACN, se donner comme tâche principale de mesurer les
concentrations de SO2 dans de multiples stations, et dans les lacs et les rivières ("reste ensuite
à" simuler les transports possibles du soufre dans l’atmosphère à l’aide de modèles
numériques météorologiques)176. Le SO2 est en effet alors jugé comme la cause principale des
176 Le MISU participa activement à l’élaboration de ces modèles numériques. E. Eriksson affirmera que, uniquement « à l’aide d’un modèle assez simple de dynamique atmosphérique pour une région particulière, et quelques
connaissances empiriques sur le taux de retrait du soufre de l’atmosphère, la distribution des taux de dépôts au sol pouvaient être calculée » – et, donc, réciproquement, l’origine des pollutions acides, déterminée [Eriksson, 1998]. En vérité, la tâche n’était bien sûr pas aussi simple. Elle généra une importante littérature de part et d’autre de
l’Atlantique au cours des années 1970-80.
Dans la mesure où les principaux enjeux de modélisation des pluies acides se trouvent dans la simulation de la dynamique des masses d’air, et non les interactions chimiques dans l’atmosphère, nous ne développerons pas ce point modélisation numérique au sujet de l’affaire des pluies acides. Nous renvoyons notamment au travail
d’Hubert Kieken sur le modèle d’évaluation intégré RAINS (Regional Air pollution INformation and Simulation) de l’IIASA (‘International Institute for Applied Systems Analysis’ ; Autriche). Développé à partir de 1983, RAINS est le phare du Programme EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme ; créé en 1977) – « modèle-phare » car il s’agit de son modèle dit « intégré », i.e. travaillant avec des scénarios d’émissions projetées dans le futur, et non d’un "simple" modèle physico-chimique de l’EMEP, tels que les modèles E ou
EMEP/MSC-W. RAINS, qui a peu évolué depuis sa version de 1984, a joué un rôle important dans les négociations
internationales sur les pollutions atmosphériques (pollution de l’air urbain, et surtout pluies acides) en Europe [Kieken, 2004, pp. 379-382]. Ceci ne signifie pas que la plupart des pays européens n’ont pas développé des modèles propres (ainsi, par exemple, le modèle HARM (‘Hull Acid Rain Model’) au Royaume-Uni [Metcalfe et al., 2001]). En outre, parallèlement, se développaient outre-Atlantique des modèles, certains en lien direct avec le ‘National Acid Precipitation Assessment Program’ états-unien (NAPAP ; créé en 1980). Par exemple, le modèle MAGIC (‘Model for Acidification of Groundwater In Catchments’), qui fut développé à partir de 1985 [Winstanley et al., 1998].
pluies acides ; et, de plus, comme la cause de la plupart des smogs en Europe. [Eriksson, 1998]
Sur le Vieux continent, un nouveau programme de mesures en réseau est donc entrepris à partir des années 1970, afin d’estimer les trajectoires atmosphériques du dioxyde de soufre (et notamment, pour commencer, afin de confirmer ou d’infirmer les trajectoires suspectées entre les bassins industriels de Grande-Bretagne et la Scandinavie). Le programme de mesure à l’aide du réseau EACN a montré la voie. L’EACN, écrivent en 1973 deux météorologistes anglais de l’‘Air Pollution Research Group’ du ‘Department of Mathematics’ de l’‘Imperial College’ de Londres, Richard Segar Scorer et M.P. Paterson, « est un système de données de première qualité » et l’un des plus exhaustifs (dix-neuf propriétés de l’air et des précipitations sont déterminées chaque mois dans chacune de ses stations). Toutefois, insistent-ils, l’heure est venue d’entreprendre « un programme continu de contrôle de la qualité » des échantillons de précipitation de l’EACN. Pour cela, ils pointent du doigt trois types d’« erreurs » dans les données de l’EACN. Et, ils font remarquer qu’E. Eriksson a déjà offert en 1970 une contribution à la résolution de l’un des trois types d’erreurs (en appelant à ce que soit mieux spécifié quelle période tel échantillon couvrait), dans la Note technique n° 106 de l’OMM (Cf. Eriksson E., 1970, “The importance of investigating global background pollution”, W.M.O. Technical Note 106: Meteorological
Aspects of Air Pollution). [Paterson & Scorer, 1973, pp. 1163-1170]177
L’article de Scorer et Paterson est de circonstance. Il s’inscrit dans le contexte de réflexion pour la mise en place de nouveaux réseaux devant intégrer et dépasser l’EACN. Quelques années après le message d’alerte d’Odén, deux nouvelles « périodes de surveillance du soufre atmosphérique en Europe » vont ainsi succéder à l’EACN (tout en tentant de l’intégrer). Elles ont été décrites par Maria Popovics, Dezso Szepesi et Charle Hakkarinen. L’une se déroule en 1973-74 sous les auspices de l’OCDE, qui a établi en 1972 un Programme de coopération technique pour la Mesure du transport à longue distance des polluants de l’air. Le lieu des nouvelles stations est choisi afin d’agrandir la couverture géographique du réseau, et de couvrir plus densément les régions dans des pays qui subissaient ‘a priori’ peu d’émissions locales. Une fois par mois, elles font un rapport à
l’Unité centrale de coordination de l’OCDE (qui porte principalement sur le SO2). [Popovics
et al., 1987, p. 49]
177 Dans son pamphlet de 1977, Scorer utilisera l’exemple des pluies acides en guise de démonstration des limites de nos sciences (voir Sous-chapitre 5.3). Il écrira :
« Si [une] analyse chimique [des eaux de pluie] peut être erronée mais crue [pendant des années (dix-sept ans, pour l’exemple pris par Scorer des eaux de pluie recueillies dans le nord-ouest de l’Europe)], sommes-nous sages de croire une masse d’autres statistiques qui sont collectées et utilisées comme bases à des théories et à des décisions [politiques] ? [Scorer, 1977 (1), p. 150]
Quant à la troisième et dernière période, il s’agit de celle de l’implantation de nombreuses stations dans le cadre du Programme EMEP (‘European Monitoring and Evaluation Programme’), sous les auspices de l’‘United Nations Economic Commission for Europe’ (UN-ECE) – et avec l’assistance de l’OMM et de l’UNEP. Le programme EMEP voit le jour en 1977. Son centre de coordination, le ‘Chemical Coordinating Centre’, est implanté au ‘Norwegian Institute for Air Research’. D’une durée de cinq ans (1978-82), la première
phase d’EMEP centralise les données quotidiennes de concentration de SO2 et d’ions sulfate,
pour 80 stations réparties à travers l’Europe centrale et septentrionale. Son rapport final, publié en 1984 (EMEP-CCC, 1984), souligne que les diverses méthodes d’analyse chimique employées dans les différentes stations donnent globalement des résultats plus fiables que par le passé, mais admet aussi que les intercomparaisons effectuées entre méthodes d’analyse suggèrent qu’une réduction du nombre de méthodes chimiques au sein du programme (notamment, une homogénéisation entre pays), serait la bienvenue afin de réduire les incertitudes. [Popovics et al., 1987, pp. 49-50]
Par ailleurs, en 1979, 1980 et 1981, l’OMM avait ajouté quelques mesures BAPMoN (réseau créé, rappelons-le, en 1969, et avec son centre de stockage des données situé aux Etats-Unis), afin de compléter encore un peu plus la toile formée par les trois principaux
programmes de mesure du SO2 que nous venons d’introduire (EACN, OCDE et EMEP). La
distribution géographique de ces stations européennes est représentée sur la Figure 23 ci-dessous. Précisons que, outre la diversité des instruments et méthodes chimiques, cette répartition géographique inégale posait en elle-même des problèmes pour modéliser les trajets du soufre dans l’atmosphère et son dépôt (de même que, enfin, le fait que les stations
fussent situées à des altitudes variables, parfois au-dessus de 1000 mètres).178 [Popovics et al.,
1987, p. 50].
178 Sur les manières de corriger ces problématiques, et par conséquent d’établir des distributions spatiales et temporelles du soufre dans l’air, nous renvoyons à Popovics et al., 1987, pp. 50-57.
Figure 23 : Principaux réseaux européens de surveillance de la pollution atmosphérique de fond, et en
particulier des concentrations de SO2 dans les eaux de pluies, entre 1954 et le début des années 1980
[Popovics et al., 1987, “Fig. 1. Networks of different monitoring programs of background pollution”, p. 48]