ChArMEx 2013 (Chemistry-aerosol Mediterranean experiment)

Contexte et objectif

Berceau historique de nombreuses civilisations, la Méditerranée est une région d'intérêt géostratégique majeur dont les enjeux environnementaux, politiques et sociétaux sont considérables. Or, c’est une région très vulnérable dont l’habitabilité future pourrait être compromise. L’une des principales sources d’inquiétude porte sur la dégradation de la qualité de l’air et sur d’éventuelles rétroactions positives de cette pollution sur le climat régional et réciproquement.

Faits peu connus en effet, l’air est souvent plus pollué au beau milieu de la Méditerranée que dans les faubourgs des grandes villes d’Europe, particulièrement en été, saison au cours de laquelle se développent traditionnellement les pics de pollution gazeuse et particulaire. Et si cette pollution est due pour partie à l’activité des quelques 470 millions de riverains, elle est surtout un produit d’import. La raison en est simple. Située à la confluence de plusieurs déversoirs naturels qui drainent l’air des continents limitrophes (Europe au nord et Afrique au sud), la Méditerranée est le réceptacle de toutes les pollutions. Ces pollutions qui convergent ainsi au-dessus du bassin, en particulier du bassin occidental cerné de toute part par de hauts reliefs, peuvent être :

• des pollutions dues aux émissions d’origine humaine venant du nord et se déversant dans le bassin via les grandes vallées fluviales (Rhône, Pô) ;
• des pollutions naturelles venant du Sahara sous la forme de gigantesques panaches de poussières désertiques ;
• des pollutions venant du pourtour du bassin et dues aux feux de forêts ou encore aux écosystèmes végétaux qui émettent des composés organiques sous l’effet des stress thermique et hydrique.

En outre, sous l’effet du climat méditerranéen, chaud, ensoleillé et sec, cette pollution va acquérir une nocivité accrue du fait de la formation d’ozone et de poussières ultrafines (notamment des aérosols organiques dits AOS pour aérosols organiques secondaires) susceptibles de causer des troubles respiratoires et cardiovasculaires mais aussi de modifier le climat en provoquant davantage de sécheresse : le début d’un cercle vicieux.

Le programme ChArMEx, qui fait partie du méta-programme MISTRALS (Mediterranean integrated studies at regional and local scales), a pour objectif de mieux caractériser la pollution atmosphérique du bassin méditerranéen et de son pourtour pour en identifier les sources, les facteurs aggravants et les conséquences sur l’environnement à proche et long terme. À cette fin, les moyens de mesure des observatoires déjà en place en Méditerranée ont été renforcés, tandis que de nouveaux observatoires ont été créés, en particulier dans le bassin occidental où il n’y en avait pas, afin de suivre sur le long terme l’évolution de la composition atmosphérique. En parallèle, des campagnes de mesures intensives sont organisées durant l’été (saison des pics de pollution). La campagne 2013 fait ainsi suite à une pré-campagne qui s’est déroulée en 2012 et devrait être suivie en 2014 de plusieurs petites campagnes.

Dates et lieux

La campagne 2013 se déroulera du 10 juin au 10 août 2013, principalement dans le bassin méditerranéen occidental. Comme lors de la pré-campagne de 2012, les équipes se déploieront sur une dizaine de sites comprenant des stations de mesures au sol, des bases de lancement de ballons et des bases avions. Les opérations au sol s’étaleront du 10 juin au 10 août tandis que les opérations aéroportées seront organisées en deux périodes d’observations spéciales (SOP), du 12 juin au 5 juillet pour la SOP-1a et du 23 juillet au 9 août pour la SOP-1b.

Moyens déployés

Des observatoires de mesure en continu de la pollution atmosphérique gazeuse et particulaire seront en alerte dans tout le bassin. Ce réseau comporte une dizaine de stations mises en œuvre par les instituts de recherche de plusieurs pays. Certaines font partie de réseaux internationaux comme EMEP et ACTRIS, d’autres ont été créées par les équipes du programme ChArMEx. C’est notamment le cas de la station du Cap Corse qui a été déployée en ce lieu situé loin de toutes sources directes afin de mesurer la pollution importée en Méditerranée occidentale. Cette nouvelle station est un véritable modèle d’observatoire de recherche pour le suivi de l’environnement atmosphérique et de la qualité de l’air car elle dispose de moyens de caractérisation et de suivi automatique de la pollution atmosphérique que l’on peut qualifier d’exceptionnels de par le nombre de paramètres physico-chimiques mesurés. Sept laboratoires sont impliqués dans cette surveillance, avec le soutien de Qualitair Corse.

Cette traque de la pollution s’effectuera aussi dans les airs grâce à la participation des deux avions de SAFIRE, l’ATR-42 de Météo-France et le Falcon-20 du CNRS, qui seront basés à Cagliari (Sardaigne) pendant la SOP-1a et avec lesquels seront plus particulièrement recherchés les panaches de poussières venus d’Afrique. L’ATR rejoindra ensuite la base aérienne de Gênes (Italie) pour la SOP-1b afin d’aller sonder les panaches de pollution venus de la vallée du Pô ou de la vallée du Rhône et éventuellement des panaches de feux de forêt.

Certains vols avions seront coordonnées à des lâchers de ballons, lesquels s’effectueront depuis la base de Minorque (Baléares) pendant la première SOP et depuis Hyères pendant la seconde. En dérivant dans les mêmes masses d’air que le panache de pollution dans lequel ils seront lâchés, ces ballons permettront de suivre ce panache à la trace grâce à leur localisation GPS en temps réel et d’y mesurer en continu la concentration d’ozone ou de particules. L’avion pourra quant à lui voler à plusieurs reprises et à plusieurs heures d’intervalle dans la même masse d’air qu’un ballon et ainsi mesurer très précisément l’évolution d’une multitude de paramètres et donc de la pollution globale de cet air. Cette stratégie a déjà été testée avec succès en juin 2012 dans le cadre de la pré-campagne.

Sont également prévues des mesures de qualité de l’air en mer, à bord du voilier Zéro-CO2 qui naviguera entre Nice, la Corse et Gênes.

Soutiens

Le programme ChArMEx est principalement financé pour sa partie française par le CNRS-INSU, l’ADEME, l’ANR (Projets ANR-Blanc ADRIMED et SAF-MED), le CNES, la Collectivité territoriale de Corse et le programme européen FEDER, le CEA, Météo-France ainsi que plusieurs universités, l’École des mines de Douai, la Région PACA, EDF, l’École nationale des ponts et chaussées…

Partenaires

Les partenaires français sont ceux indiqués ci-dessus, ainsi que l’agence Corse de Qualité de l’air (Qualitair) et AirPACA.
Au niveau international, ChArMEx fédère un ensemble de coopérations bilatérales et/ou multilatérales. Dans le cadre de cette campagne, il collabore principalement avec l’IDÆA, l’Université polytechnique de Catalogne, l’Université de Grenade et l’Université des Îles Baléares en Espagne, l’ENEA et l’université de Firenze en Italie, l’Université de Malte, , le KIT en Allemagne, et l’Université de Cork en Irlande. D’autres contributions internationales sont en discussion.

Laboratoires français impliqués

LSCE/IPSL (Saclay), LA/OMP (Toulouse), GAME/CNRM (Toulouse), LISA/IPSL (Créteil et Paris), LPCA-Dunkerque (ULCO), LOA (Lille), SPE (Corse), LAMP/OPGC (Clermont-Ferrand), LATMOS/IPSL (Paris), Géosystèmes (Lille), LMD/IPSL (Palaiseau et Paris), CEREA (Marne-la-Vallée), LIVE (Strasbourg), MIO/PYTHÉAS (Marseille), CEREGE/PYTHÉAS (Marseille), LCP (Marseille), PC2A (Lille), LGGE/OSUG (Grenoble), LPC2E/OSUC et ICARE (Orléans), École des mines de Douai…
Le projet reçoit un soutien technique important des Centres de données ICARE (Lille) et SEDOO (OMP-Toulouse).