Précision des objectifs de la thèse

Nous avons vu dans l’introduction que les dépôts locaux d’ammoniac sur les agroécosystèmes constituent à plusieurs titres un problème environnemental majeur. La modélisation représente un outil très utile pour mieux comprendre les facteurs qui influencent les dépôts, mais la grande variabilité spatiale des émissions et des dépôts représente un défi majeur pour produire des cartes précises de dépôt. Actuellement, la modélisation de la dispersion et des dépôts de NH3 est orientée sur des échelles régionale et européenne. L’intérêt porté pour les zones sources « hot-spot » reste encore très limité bien que les études d’impacts environnementaux confirment qu’il est nécessaire de connaître la fraction d'ammoniac émis qui est déposée sous forme de dépôt sec près de la source, compte tenu du fait qu’à l’échelle locale, le dépôt sec représente le processus majeur d’élimination de l’ammoniac atmosphérique (Asman, 1992).

Dans les modèles de transport à grande échelle, cette fraction d’émission est calculée en fonction des caractéristiques de la surface au niveau de la maille. Elle ne prend donc pas en compte le maximum d’informations « sous-maille », en particulier dans les zones sous le vent des sources de NH3. La quantification du dépôt sec sur les écosystèmes sensibles dans une maille d'un modèle fonctionnant à l’échelle régionale est basée sur une concentration moyenne pour toute la surface de la maille. Ceci peut conduire à une sous-estimation du dépôt sec à proximité de sources et donc favoriser le transport et surestimer le dépôt sec dans des zones éloignées des sources. Il est donc indispensable, pour une meilleure quantification du dépôt sec, d’utiliser des informations spatialement détaillées pour la maille. Pour améliorer les

51 simulations des modèles, il est important que la résolution spatiale de ces modèles soit au moins celle des occupations de sol. Pour cela, il est important d’utiliser des modèles plus simples à une échelle spatiale plus fine, pour identifier les différences de dépôts secs entre les différentes occupations de sol. Cette amélioration de la résolution peut aussi améliorer la capacité des modèles à prédire les cartes de charges critiques.

Devant la complexité des méthodes proposées par la bibliographie (amélioration de la résolution des modèles régionaux, couplage entre les modèles…), une comparaison entre les modèles peut permettre, à partir de cas d’étude idéalisés ou proches de la réalité dans une première approche, d’identifier, établir et proposer des relations entre les modèles à l’échelle locale et les modèles à l’échelle régionale. Cette intercomparaison entre modèles doit prendre en considération tous les paramètres d’entrée qui peuvent influencer le calcul des flux de NH3. Pour cela, différents cas d’étude doivent être évalués pour chaque modèle en prenant en compte les principaux processus d'émission, de dispersion, de transport et de dépôt et les variations des facteurs d’entrée. Cela nécessite une précision non seulement de la dispersion, mais aussi des sources (taux d’émission et emplacement), car le calcul des dépôts nécessite une description très précise des caractéristiques de la surface (sol et végétation), du type d’occupation des sols et de la météorologie à la surface. Les cas d’étude proposés vont alors dépendre du modèle, des processus simulés et des facteurs d’entrée à étudier.

Dans ce cadre, l’objectif de la thèse est de développer une méthode de comparaison de modèles permettant de quantifier ces concentrations et dépôts secs de NH3 et leur variabilité en fonction de la résolution spatiale, du type de modèle, de l’occupation des sols et des conditions météorologiques, en se basant sur trois axes :

 Evaluer les différentes hypothèses et méthodologies formalisées dans le modèle local OPS-ST et le modèle régional CHIMERE pour simuler les concentrations et dépôts secs de NH3 à proximité des sources ;

 Identifier, à partir du modèle local, dans quelle mesure l’impact environnemental des « hot-spots » d’émissions à proximité des sources est sous-estimé ou surestimé dans le modèle régional fonctionnant à de faibles résolutions spatiales ;

 Proposer des améliorations des méthodes d'évaluation des dépôts secs de NH3 à proximité des sources à partir des résultats de comparaison des deux modèles.

52  Le chapitre III traite des modèles et des cas d’étude utilisés ainsi que de la méthodologie de travail. Le modèle de chimie-transport eulérien CHIMERE est d’abord présenté, ainsi que ses différentes paramétrisations et données d’entrée. Puis sont détaillés le modèle de dispersion à panache gaussien OPS-ST et enfin la méthodologie utilisée pour comparer les deux modèles. Les deux cas d’étude sont ensuite présentés, le premier purement théorique et idéalisé pour mieux mettre en évidence les différences liées aux modèles, et le second plus réaliste et en même temps plus complexe ;

 Le chapitre IV présente les résultats d’une première comparaison entre les deux modèles, avec des cas d’étude idéalisés très contrastés. Cette comparaison vise à comparer l’effet des formalismes des modèles, ainsi que de la résolution spatiale sur les variations spatiales de dépôts secs ; ce chapitre correspond à un article soumis à la revue « Environmental Pollution ».

 Le chapitre V détaille la variabilité des dépôts secs avec l’utilisation de données issues d’enquêtes agricoles et de bases de données globales pour la production de cartes de seuils à l'aide des méthodes décrites au chapitre III et en se basant sur les résultats du chapitre IV ; ce chapitre correspond à un article qui va être soumis à « Atmospheric Environnement ou Biogeosciences » … …

 Enfin, le chapitre VI est une discussion générale des résultats et des effets des facteurs d’entrée aux modèles (résolution spatiale, occupation des sols, météorologie) sur les dépôts secs locaux.

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