IDAF : Réseau international de chimie atmosphérique / Afrique
Extrait de la Lettre du Changement global n°18 - Programme International Géosphère Biosphère (IGBP) - Programme Mondial de Recherches sur le Climat (WCRP) - Programme International «Dimensions Humaines» (IHDP) - Diversitas - Earth System Science Partnership (ESSP)

Problématique scientifique et objectifs

Le service d’observation IDAF labellisé ORE, opérationnel depuis 1995, a pour objectif d’étudier l’évolution des concentrations atmosphériques des gaz et des aérosols ainsi que leurs dépôts atmosphériques secs et humides. Le SO IDAF est fortement impliqué dans les observations à long terme de l’expérience AMMA (LOP). Il fait aussi partie du réseau international IGAC DEBITS assurant la comparaison de ses mesures à d’autres écosystèmes tropicaux plus ou moins anthropisés en Asie et en Amérique. Les objectifs scientifiques concernent les différents domaines suivants.

Etude de la composition chimique de l’atmosphère tropicale
L’objectif est de documenter l’évolution temporelle et spatiale des concentrations de gaz et d’aérosols. L’analyse des variations hebdomadaires, saisonnières et inter annuelles des concentrations gazeuses (ozone, composés gazeux azotés et soufrés) et de la masse totale associée à la composition chimique de l’aérosol sera faite en relation avec les paramètres climatiques (El Nino, Pluviométrie..) et avec l’évolution des sources d’émissions. (anthropisation, désertification…). Ce travail comprend à la fois une approche expérimentale et par modélisation numérique.

Etudes des dépôts secs et humides
• Caractérisation à l’aide des mesures de qualité contrôlée des dépôts secs et humides des composés atmosphériques aux échelles régionales et globales: quantification des dépôts secs gazeux et particulaires, des dépôts humides par espèces chimiques.
• Recherche des facteurs et des mécanismes physiques et chimiques clés qui régulent ces dépôts (interaction gaz/aérosol/pluie, relation source/transport/dépôt…)
• Développement de paramétrisations afin d’intégrer ces mécanismes dans les modèles numériques régionaux et globaux de chimie atmosphérique (échelle des processus avec Méso NHmodule de chimie ORISAM, climat régional avec RegCMORISAM,échelle globale avec TM4 - ORISAM).

Etude de l’impact radiatif de l’aérosol
L’estimation de l’impact radiatif direct des aérosols à l’échelle de l’Afrique sera possible à partir des mesures effectuées sur les différents sites IDAF, des travaux de modélisation avec les modèles RegCM-ORISAM et TM4-ORISAM et de données complémentaires obtenues à partir d’autres programmes : le programme AMMA (inventaires d’émissions et données obtenues en EOP et SOP ; mesures au sol, en avion et par lidar), le service d’observation AERONET, le programme PICS-Afrique du Sud et les futures missions satellitales (MODIS, AQUA Train).

Estimation de l’impact sur les ressources naturelles : eau, végétation et sol
Les modèles et les données IDAF fourniront des sorties pour des études pluridisciplinaires (Acidification, Végétation, Culture, Cycle N, Hydrologie, santé). Un lien étroit est établi avec les OREs BVET et CATCH pour estimer la dynamique des apports atmosphériques avec pour objectif de mieux connaître les termes d’entrée du bilan hydro-biogéochimique et les mécanismes de transfert deséléments dans le système Sol-Végétation-Atmosphère.

Stratégie et paramètres mesurés

Le réseau IDAF comprend 8 stations représentatives des grands écosystèmes africains chacune sous la responsabilité d’un PI scientifique africain. Les 3 stations d’ Afrique du Sud sont coordonnées par l’Université de Potschefstroom, les 5 stations d’Afrique de l’Ouest Centrale (Cameroun, Bénin, Mali, Niger, Côte d’Ivoire)(label ORE INSU/MEN) par le Laboratoire d’Aérologie de Toulouse (LA). Un laboratoire central d’analyses chimiques: LA et des collaborateurs (ESKOM, LMTG) reçoivent les échantillons des sites de mesures.

Ces laboratoires participent au programme international de contrôle de qualité et d’intercomparaison organisé deux fois par an par WMO (World Meteorological Organization) :
• mesures intégrées sur le mois des concentrations gazeuses par capteurs passifs(SO₂, NO₂, NH₃, HNO₃ et O₃)
• composition chimique des aérosols et masse totale : minéraux, carbonés et métaux traces. Echantillonnage hebdomadaire de l’aérosol par classe de taille (PM2.5-PM10) et mesure en continu du carbone suie (aethalomètre)
• composition chimique des précipitations. Echantillonnage événementiel de la pluie pour analyse chimique (pH, Conductivité, ions majeurs inorganiques et organiques).

Les modèles Meso-NH-Chimie, RegCM et TM4 permettent d’analyser et d’interpréter les données recueillies à différentes échelles d’espace et de temps. La base de données du service d’observation est accessible sur le site http://medias.obsmip.fr/idaf/. Les organismes associés à IDAF sont l’IRD, MEDIAS France, des Organismes et Universités Africaines.