Dossier : Climat   
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Le projet GEIA (Global Emissions Inventory Activity) de IGBP
Extrait de la Lettre n°17 Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)


 
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Le projet GEIA a été créé en 1990 dans le cadre du projet IGAC (International Global Atmosperic Chemistry Project) du Programme International Geosphere-Bisophere (IGBP), dans le but de développer et de distribuer des inventaires d’émissions des gaz et des aérosols d’origine anthropique et naturelle. Ces inventaires sont requis pour pouvoir calculer la distribution atmosphérique des composés chimiques.

     
     

Figure 1 – Emissions anthropiques du monoxyde de carbone
 

La base de données GEIA

Dès le début du projet, des groupes responsables du développement des inventaires de chaque espèce chimique ou groupe d’espèces considéré dans la base de données GEIA ont été mis en place. Ces inventaires ont d’abord été développés pour l’année 1985, considérée comme année de référence. Tous les inventaires de la base de données possèdent une résolution spatiale de 1 degré en latitude et en longitude. Ils ont été inclus après une évaluation détaillée et leur publication dans des revues internationales à comité de lecture. Au cours des dernières années, cette base de données est devenue une référence pour les études utilisant les modèles de chimie-transport globaux, ainsi que pour de nombreux travaux concernant par exemple:

• la pollution globale,
• les changements climatiques,
• les pluies acides,
• les problèmes liés à la diminution de l’ozone stratosphérique.

Les distributions des émissions des espèces disponibles peuvent être téléchargées sur le site web du projet GEIA : www.geiacenter.org. Pour compléter ces inventaires, une évaluation récente de l’état des connaissances concernant les émissions de chacun des composés inclus dans la base de données a été publiée sur le site web du projet. Une liste des données disponibles, du responsable du développement de chaque inventaire, ainsi que des personnes ayant fourni les évaluations est donnée dans le tableau 1.

     
     

Figure 2 – Emissions pour le mois de juillet d’isoprène
 

Quelques exemples

Nous présentons à titre d’illustration les distributions suivantes des flux d’émission globaux des trois composés suivants :

• émissions du monoxyde de carbone (CO) (Figure 1), com«posé d’origine naturelle et anthropique, principalement émis par la combustion de la biomasse et les activités anthropiques,
• émissions d’isoprène pour le mois de juillet (Figure 2), composé d’origine naturelle émis par la végétation continentale
• émissions mensuelles moyenne du dioxyde de carbone (CO2) (Figure 3), liées aux feux de forêts de 1997 à 2001. Ce dernier inventaire établi à partir des observations des pixels de feux par le satellite ATSR (Along Track Scanning Radiometer). Cet inventaire, développé par Claire Granier en collaboration avec Jean-François Lamarque (Division de Chimie Atmosphérique, NCAR) sera prochainement inclus dans la base de donnée de GEIA.

     
     

Figure 3 – Emissions mensuelles moyennes du dioxyde de carbone
 
 

La nécessité d’une extension

Depuis quelques années, une extension des activités du projet GEIA est apparue nécessaire. En effet, les développements importants des modèles de chimie-transport au cours des dernières années permettent désormais d’effectuer des simulations sur de longues de périodes couvrant plusieurs décennies, ce qui nécessite de disposer d’informations sur l’évolution des émissions en fonction du temps. Le développement très récent de modèles interactifs du système terrestre, ainsi que les travaux liés à l’analyse des observations globales à haute résolution fournies par les satellites ont conduit GEIA à amorcer une phase de restructuration en 2003, lorsque le steering committee de IGBP a formé un groupe de travail pour définir le futur de GEIA. Ce groupe est coordonné par Claire Granier (Service d’Aéronomie/IPSL/Université Paris 6) et Alex Guenther (NCAR, Boulder, Colorado, USA).

     
     
   

Les nouveaux thèmes

Les objectifs de GEIA ont ainsi été redéfinis, et l’objectif principal du projet a été reformulé comme «la quantification des émissions anthropiques et des échanges naturels des gaz en trace et des aérosols impliqués dans les modifications du système terrestre». Des collaborations ont aussi été recommandées avec les projets ILEAPS (interactions sol-atmosphère), SOLAS (interactions océan-atmosphère) et GAIM (Global Analysis, Integration and Modeling), ainsi qu’avec des organisations internationales comme l’IPCC.

Les nouveaux thèmes proposés pour GEIA sont brièvement exposés ci-dessous :

• Inclusion dans la base de données de nouveaux inventaires à l’échelle régionale et globale : ces inventaires couvriront les périodes de temps passée et future, de façon à pouvoir êtres utilisés pour les études des modifications à long terme de la composition atmosphérique.
• Intercomparaisons et évaluations : les incertitudes principales sur les données seront identifiées sur la base de comparaisons des différents inventaires, et seront incluses dans la base de données.
• Utilisation des observations : les observations pouvant améliorer l’établissement des inventaires seront identifiées, et des priorités seront établies, en collaboration avec les autres projets du programme IGBP.
• Développement d’une base de méta-données : le but de cette activité sera d’inclure dans la base de données une compilation des informations nécessaires pour déterminer les émissions, par exemple les facteurs d’émission, les algorithmes utilisés pour calculer les émissions, les distributions de population, les données concernant la combustion de la biomasse (pixels de feux, surface brûlées), la densité foliaire, etc...
• Variations temporelles : pour permettre des analyses plus détaillées des observations, des informations sur les variations temporelles des émissions à l’échelle du mois, de la semaine et de la journée seront incluses dans la base de données.
• Modèles d’émissions : des algorithmes décrivant les émissions, de même des modèles représentant les processus régissant les émissions seront évalués, comparés et inclus dans la base de données. Cette activité permettra d’aider le couplage des modèles d’émissions avec les modèles du système terrestre.
• Validation des inventaires : des techniques de modélisation directe et de modélisation inverse seront utilisées pour évaluer et améliorer les inventaires d’émissions. L’ensemble des observations disponibles (observations de surface, par avion et par satellite) sera utilisé dans cette activité.

Des collaborations seront établies avec les différents projets de IGBP pour le développement et l’évaluation des modèles interactifs d’émissions naturelles, comme les émissions de poussières désertiques, des oxydes d’azote par les sols et par les éclairs, du méthane et des autres hydrocarbures par les terres inondées et la végétation, et des émissions des composés soufrés. Une étroite collaboration sera aussi établie avec l’activité concernant les émissions dans le réseau d’excellence européen ACCENT (Atmospheric Composition Change : A European Network).

Une conférence commune des projets GEIA et ACCENTEmissions a été organisée à Paris du 23 au 25 juin 2004. Environ 85 personnes provenant de 17 pays ont assisté à cet atelier.

Les thèmes abordés ont concerné :

• les émissions anthropiques passées, présentes et futures,
• l’utilisation d’observations satellitaires,
• les émissions des mégalopoles,
• les émissions dues à la combustion de la biomasse,
• les émissions dues à la végétation et la déposition sèche,
• les émissions naturelles des aérosols,
• les émissions océaniques.

Les présentations peuvent être téléchargées sur le site du projet ACCENT concernant les émissions :
http://www.aero.jussieu.fr/projet/ACCENT/presentations.html

   
   
   

Contact : Claire Granier
Service d’Aéronomie/IPSL/Université Paris 6
Boite 102, 4, Place Jussieu
75252 Paris Cedex 05

     


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