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BIOPOLLATM : biosphère et pollution atmosphérique en zone rurale et périurbaine

RESPONSABLE SCIENTIFIQUE

Pierre CELLIER

INRA UMR Environnement et Grandes Cultures

78850 THIVERVAL GRIGNON

Tél. : [phone]

Fax : [phone]

Mél: [e-mail]

PARTENAIRES

UMR INRA / UHP Ecologie et Ecophysiologie Forestière, Nancy

UR INRA Bioclimatologie, Bordeaux

Laboratoire d’Aérologie

Laboratoire d’Ecologie Moléculaire, UPPA, Pau

RAPPEL DES OBJECTIFS SCIENTIFIQUES

Le projet BioPollAtm vise à mieux comprendre les interactions biosphère-atmosphère dans le domaine de la pollution atmosphérique. On cherche (1) à comprendre les modalités d’impacts de plusieurs polluants sur le fonctionnement des plantes et (2) le rôle de la biosphère comme source et puits dans la pollution atmosphérique locale et régionale. Ce projet comprend des approches à différentes échelles, de l’échelle locale à l’échelle régionale.
Les objectifs de ce projet multidisciplinaire peuvent se résumer comme suit :

• 
  Objectif 1 : estimer l’impact de la pollution atmosphérique sur le fonctionnement des couverts végétaux de la modification du métabolisme jusqu’à l’intégration à l’échelle du couvert végétal dans des modèles de fonctionnement de couverts végétaux.
  
• 
  Objectif 2 : comprendre et quantifier les principales voies d’absorption et d’émission de polluants gazeux entre le sol et atmosphère ou la végétation et l’atmosphère.
  
• 
  Objectif 3 : analyser le transport et le dépôt de polluants depuis des zones-sources (urbaines ou agricoles) jusqu’aux écosystèmes récepteurs à courte distance.
  
• 
  Objectif 4 : analyser l’importance de l’organisation de l’espace en zone périurbaine sur l’impact de la pollution atmosphérique sur les écosystèmes et pour la modélisation de la pollution atmosphérique.
  

MOTS-CLÉS 

Pollution atmosphérique, impact biologique, modèle SVAT, modèle Chimie Transport, ozone, ammoniac.

ETAT D'AVANCEMENT DU PROJET ET TRAVAIL RESTANT A RÉALISER

Réalisation des expérimentations de terrain et de laboratoire prévues dans le cadre du projet

• 
  Expérimentation commune, Grignon, été 2002 sur une culture de maïs ;
  
• 
  expérimentations en chambre à ciel ouvert à Pau (7 atmosphères différentes) ;
  
• 
  analyses biochimiques sur les échantillons collectés en 2002 sur l’expérimentation commune et dans les chambres à ciel ouvert ;
  
• 
  étude de l’impact de l’ozone sur des plantes C4 et C3 dans des chambres phytotroniques sur maïs, blé et peuplier.
  

Développement de dispositifs expérimentaux

• 
  Chambres de fumigation pour l’analyse et la paramétrisation des échanges de polluants entre une végétation et l’atmosphère ;
  
• 
  développement d’une rampe de fumigation pour évaluer l’impact de l’exposition à l’ozone sur le fonctionnement (photosynthèse, production) d’une culture ;
  
• 
  site de mesure des flux d’ozone par méthodes micro-météorologique sur cultures (Grignon) et forêt (Bordeaux).
  

Modélisation des échanges végétation - atmosphère

• 
  Paramétrisation des échanges d’ozone entre un couvert végétal et l’atmosphère ;
  
• 
  développement d’un modèle SVAT adapté aux échanges de polluants : le modèle SurfAtm.
  

Conclusions

Les deux premières années du projet BioPollAtm ont permis de mettre en place les bases théoriques et expérimentales de ce projet ainsi que les collaborations nécessaires entre partenaires.

Le projet s’est structuré en trois groupes de travail animés chacun par deux coordinateurs qui se réunissent régulièrement.

Globalement, le projet se déroule donc dans des conditions satisfaisantes.

Le travail restant à réaliser concerne :

• 
  la finalisation de la base de données de l’expérimentation commune (été 2004) ;
  
• 
  l’installation définitive du site de mesure de flux d’ozone sur cultures agricoles à Grignon (été 2004) ;
  
• 
  la mise au point et la validation du modèle de dépôt d’ozone bi-couche, intégrant les transformations chimiques (été-automne 2004) ;
  
• 
  la comparaison du modèle SurfAtm avec le modèle ISBA (interface végétation-atmosphère de MésoNH-C (automne 2004) ;
  
• 
  la réalisation d’expériences de fumigation en plein champ sur blé puis maïs (printemps-été 2004) ;
  
• 
  la mise au point du module « contrainte-polluant » dans CERES-EGC ;
  
• 
  une tentative de couplage « off-line » des modèles de fonctionnement de culture avec SurfAtm d’une part et MésoNH-C d’autre part (automne 2004-hiver 2005) ;
  
• 
  l’utilisation du modèle couplé pour des études de scénarios (hiver 2004-printemps 2005) ;
  
• 
  le couplage de modèles d’émission et de dispersion de polluants (NH3, NO2) à l’échelle locale (2005-06)
  

IMPLICATIONS PRATIQUES DU PROJET ET VALORISATION PREVUE

• 
  constitution d’une base de données sur l’expérimentation commune 2002 (données micro-météorologiques et micro-climatiques, flux d’ozone/CO2/H2O/NOx, mesures d’impact sur la photosynthèse) ;
  
• 
  mise en place de sites de mesure des dépôts d’ozone sur cultures agricoles (Grignon) et forêts (Bordeaux) ;
  
• 
  mise au point de chambres d’exposition aux polluants avec mesure des flux déposés ou émis par la plante ;
  
• 
  modèle SurfAtm avec interface-utilisateurs enseignement, biologistes, … ;
  
• 
  inclusion d’une contrainte « pollution » dans un modèle de culture (CERES-EGC) pour évaluation des impacts de l’ozone sur la production ;
  
• 
  évaluation de scénarios d’occupation du sol : implications sur les flux et concentration d’ozone, et impacts régionalisés.