MODELE Recherche_T1.qxd - R2DS Île-de

no 2012-01
points de repères
pour un développement soutenable
Formation, vieillissement et spéciation de
l’aérosol organique secondaire :
développement et évaluation de
relations paramétrées pour les modèles
de chimie transport
Contexte
Le carbone organique émis dans
l’atmosphère est oxydé en CO2.
Cette oxydation est progressive et
implique de nombreux composés
organiques intermédiaires. Ces
composés intermédiaires portent
un ou plusieurs groupements
fonctionnels, et possèdent ainsi une
faible volatilité. Ils peuvent donc
condenser sur les particules
● ThémaTique 1 :
Vulnérabilités
écologiques,
économiques et
sociales face aux
évolutions de
l’environnement global
et local
● ThémaTique 2 :
Biodiversité et
anthropisation : préserver
et valoriser des
dynamiques complexes
● ThémaTique 3 :
modes de développement
sous impératif de
’décarbonation’ et
d’adaptation aux
changements
environnementaux
● ThémaTique 4 :
enclencher la mutation
écologique et sociale face
aux tensions du court
termechoix collectifs
● manifesTaTions
scienTifiques
Objectifs
etstructures
atmosphériques. Ces espèces organiques particulaires sont appelées aérosols organiques secondaires (AOS). Ces AOS contribuent
majoritairement à la composition
des aérosols. Ils modifient les propriétés chimiques et physiques des
aérosols, influençant ainsi leurs
impacts sur l’environnement, en
particulier sur le climat. Le GIEC
souligne dans son dernier rapport
de synthèse que l’impact direct et
indirect des aérosols sur le climat
est l’une des incertitudes majeures
pour évaluer le forçage radiatif global. Ces incertitudes proviennent
en partie de la mauvaise représentation de la formation des AOS et
de leur évolution dans les modèles
de chimie transport (CTM).
Distribution du carbone organique simulée en termes de degré
d’oxydation et volatilité pour un scénario prospectif continental estival
De nouvelles relations paramétrées de l’AOS doivent donc être
implantées dans les CTM afin de
réduire les incertitudes sur l’impact des aérosols sur le climat. Les
objectifs de ce travail concernent:
> le développement de relations
paramétrées pour représenter la
formation, le vieillissement et
la spéciation de l’AOS dans les
CTM ;
> l’évaluation de ces relations paramétrées sur la base d’observations in situ ;
> l’examen du lien entre la spéciation des émissions et la formation de l’AOS et sa composition.
Pour satisfaire ces objectifs, la
méthodologie repose sur l’utilisation du générateur de schémas
chimiques GECKO-A (Generator
for Explicit Chemistry and
Kinetics of Organics in the
Atmosphere), permettant de re-
présenter de façon explicite la formation de l’AOS, comme schéma
de référence pour le développement de relations paramétrées à
implanter dans les CTM.
Résultats
> Etude de la sensibilité de la formation d’AOS aux paramètres
physico-chimiques.
RéseaudeRecherche
surleDéveloppement
Soutenable
Pour en savoir plus
http://www.lisa.u-pec.fr/
● Aumont,B.,Valorso,R.,Mouchel-Vallon,C.,Camredon,M.,Lee-Taylor,
J.,Madronich,S.,ModelingSOAformationfromtheoxidationof
intermediatevolatilityn-alkanes,Atmos.Chem.Phys.,12,7577-7589,
2012.
La formation d’AOS dépend de
nombreux paramètres physicochimiques, tels que les concentrations de précurseurs, les concentrations de NOx, la température,
l’humidité relative, l’irradiation…
Des scénarios sont actuellement
mis en place pour représenter
l’évolution d’une masse d’air à
l’aide d’un modèle de boîte. Un
scénario continental représentatif
des conditions moyennes sur la
France a été développé pour le mois
de juillet et de janvier. Ce scénario tient compte de 167 précurseurs émis menant à la formation
de 1,8.105 espèces secondaires. Un
scénario de panache parisien est
actuellement en cours de développement. Ces scénarios seront utilisés afin d’identifier les sensibilités majeures de la formation
d’AOS.
chimiques implantés dans les
CTM est de l’ordre de quelques
centaines d’espèces. De larges réductions des schémas sont donc
nécessaires. Plusieurs protocoles de
réductions seront développés et
évalués par comparaison avec le
schéma de référence GECKO-A
sur la base de simulations numériques menées dans un modèle de
boîte pour différents scénarios
d’évolution d’une parcelle d’air.
> Développement de relations paramétrées de la formation des AOS.
> Evaluation de ces relations paramétrées pour l’atmosphère réelle.
Les schémas chimiques générés par
GECKO-A contiennent plusieurs
millions d’espèces et de réactions.
En revanche, la taille des schémas
Ces relations seront implantées
dans un modèle de chimie
transport (CHIMERE www.lmd.
polytechnique.fr/chimere) et éva-
Coordinateur de projet
Autres partenaires
LaboratoireInteruniversitairedes
SystèmesAtmosphériques(LISA),
UMRCNRS7583
> NationalCenterforAtmospheric
Bernard aumonT
[email protected]
61avenueduGénéraldeGaulle,
94010CréteilCédex
● Valorso,R.,Aumont,B.,Camredon,M.,Raventos-Duran,T.,MouchelVallon,C.,Ng,N.L.,Seinfeld,J.H.,Lee-Taylor,J.,Madronich,S.,Explicit
modellingofSOAformationfromα-pinenephotooxidation:sensitivityto
vapourpressureestimation,Atmos.Chem.Phys.,11,6895-6910,2011.
● Lee-Taylor,J.,Madronich,S.,Aumont,B.,Baker,A.,Camredon,M.,
Hodzic,A.,Tyndall,G.S.,Apel,E.,Zaveri,R.A.,Explicitmodelingof
organicchemistryandsecondaryorganicaerosolpartitioningforMexico
Cityanditsoutflowplume,Atmos.Chem.Phys.,11,13219-13241,2011.
Research(NCAR),Boulder
(Colorado),USA
luées sur la base des mesures de terrain effectuées lors des campagnes
MEGAPOLI (megapoli.info/) et
CHARMEX (charmex.lsce.ipsl.fr).
> Influence de l’évolution des émissions sur la formation des AOS.
Le modèle CHIMERE sera utilisé
pour examiner l'influence de l’évolution des émissions sur les AOS
en Ile-de-France. Des simulations
seront menées pour des scénarios
d’émissions représentatifs des émissions actuelles puis en situation de
scénarios prospectifs. ●
Projets associés
> ProjetONCEM(2013-2016)
> ProjetOLD-AIR(2011-2013)
> ProjetCARBO-SOR(2011-2013)
Tél. :0145171592
Fax:0145171564
chargée de communication : arancha sánchez e-mail : [email protected]
no
2012-01
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pour un développement soutenable