Rapports de science des écosystèmes

Sciences atmosphériques

Titre du projet : Examen des niveaux de base de l’ozone troposphérique et de leur évolution

Date de publication : Atmospheric Environment, sous presse, accepté le 12 mars 2004

Auteur : Roxanne Vingarzan, Division des sciences aquatiques et atmosphériques, Environnement Canada, Région du Pacifique et du Yukon

Synopsis

Le contrôle de la concentration de l’ozone troposphérique a été une priorité de la gestion des bassins atmosphériques au cours des deux dernières décennies. Cette priorité est reflétée par la promulgation récente par le gouvernement du Canada de la norme pan-canadienne pour l’ozone et des dispositions connexes pour l’amélioration continue et la protection des régions non polluées. Dans le cadre de la gestion de l’ozone troposphérique, il est important de faire la distinction entre la portion qui peut être contrôlée par l’intermédiaire de réductions locales des émissions et le niveau de base, qui ne peut pas être contrôlé localement. Le niveau de base de l’ozone, défini comme étant la portion de l’ozone, à un endroit donné, qui ne provient pas de sources anthropogéniques locales , peut avoir une influence importante sur les niveaux d’ozone mesurés à l’intérieur d’un bassin atmosphérique donné. La portion attribuable à ce niveau de base contribue non seulement aux dépassements des normes en matière de qualité de l’air dans certaines régions du Canada mais aussi au risque sanitaire général découlant d’une exposition cumulée à ce polluant. L’amplitude et l’évolution des niveaux de base d’ozone représentent un enjeu important de la gestion de la qualité de l’air. Cet article : 1) passe en revue les données obtenues par les stations de mesure situées au Canada, aux États-Unis et ailleurs dans le monde afin de caractériser les niveaux d'ozone de base et les tendances, 2) explique de façon plausible leur évolution et 3) explore quels pourraient être les niveaux d’ozone au cours du 21^e siècle.

Points clés pour les décisionnaires

Principales conclusions d'intérêt scientifique

Points clés pour les décisionnaires

• Les niveaux de base d’ozone sous les latitudes moyennes de l’hémisphère Nord n’ont pas cessé d’augmenter au cours des trois dernières décennies. Cette augmentation s’est ralentie au cours des années 1990 à la suite de l’introduction des mesures visant à faire diminuer la concentration d’ozone troposphérique.
• Les concentrations d’ozone enregistrées par les station de mesure des niveaux de base au Canada sont proches de ceux enregistrés par les stations homologues situées aux États-Unis et ailleurs dans le monde.
• L’augmentation des émissions de NOx depuis les années 1970 est responsable de la majeure partie de l’augmentation des niveaux de base de l’ozone. L’augmentation des niveaux de méthane provenant de l’industrie et de l’agriculture a également contribué à cette augmentation, mais de façon moindre.
• Il a été montré que la pollution en Asie contribue à l’augmentation des niveaux de base de l’ozone dans l’Ouest des États-Unis au printemps. L’augmentation constante des émissions anthropogéniques en Asie devrait continuer à faire croître ces niveaux de base.
• L’augmentation prévue des émissions au niveau de la planète au cours du 21^e siècle devrait entraîner une augmentation régulière des niveaux d’ozone troposphérique partout dans le monde et cette tendance aura des effets négatifs sur la santé humaine, sur les récoltes et sur la végétation.
• Afin de mieux comprendre les phénomènes régissant le niveau de base de l’ozone, il est nécessaire d’augmenter le nombre de stations de mesure, en particulier en Asie et dans l’hémisphère Sud. Un réseau plus étendu serait très utile pour l’évaluation des impacts des transports intercontinentaux et d'émission sur les niveaux de base de l’ozone.

Principales conclusions d'intérêt scientifique

• Le cycle annuel de l’ozone tel qu’enregistré par les sites de mesure du niveau de base dans l’hémisphère Nord est caractérisé par un maximum au printemps, au mois de mai. Les sites affectés, dans une certaine mesure, par une production locale d’ozone, enregistrent un maximum très étalé en été. Il n’existe pas de consensus parmi les spécialistes quant à l’origine du maximum printanier, les données recueillies à cette époque de l’année faisant état à la fois d’une accélération des processus photochimiques dans la troposphère libre et d’une augmentation des échanges entre la stratosphère et la troposphère.
• Actuellement, la concentration de base moyenne de l’ozone sous les latitudes moyennes de l’hémisphère Nord se situe approximativement entre 20 et 45 ppb, la variabilité étant fonction de la situation géographique, de l’altitude et de l’influence anthropogénique.
• La concentration annuelle moyenne de l’ozone sur les sites canadiens de mesure des niveaux de base se situe entre 23 et 34 ppb, soit une fourchette similaire à celle observée aux États-Unis et ailleurs dans le monde.
• Les niveaux de base d’ozone sous les latitudes moyennes de l’hémisphère Nord sont approximativement deux fois plus élevés que ceux mesurés il y a un siècle, l’augmentation la plus importante ayant eu lieu après les années 1950.
• Les niveaux de base de l’ozone ont continué d’augmenter au cours des trois dernières décennies et cette augmentation s’est faite approximativement au rythme de 0,5 à 2 % par an. Cet accroissement des niveaux de base n’a cependant pas été uniforme, l’évolution rapide des années 1970 et 1980 ayant cédé la place à une augmentation plus lente pendant les années 1990. L’augmentation plus lente, voire, dans certains cas, l’absence d’augmentation au cours des dix dernières années, pourrait être due au déclin récent des émissions des précurseurs de l’ozone en Amérique du Nord et en Europe.
• Les études de modélisation montrent que l’augmentation des émissions de NOx depuis les années 1970 est responsable d’un accroissement de 10 à 20 % de la concentration de base en ozone dans certaines régions du globe. L’augmentation des concentrations de méthane provenant de l’industrie et de l’agriculture aurait entraîné une augmentation de 3 à 4 % des niveaux d’ozone. Ce phénomène serait compensé par une diminution du flux d’ozone de la stratosphère vers la troposphère, à cause de la raréfaction de l’ozone stratosphérique.
• Des études de modélisation récentes portant sur le transport atmosphérique à grande échelle des produits chimiques indiquent que la pollution sur le continent asiatique est responsable d’une augmentation allant de 3 à 10 ppb des niveaux de base de l’ozone dans l’Ouest des États-Unis au printemps. L’augmentation constante des émissions anthropogéniques en Asie devrait continuer à faire croître ces niveaux de base.
• Si l’on se base sur cinq scénarios du GIEC parmi les moins conservateurs, la concentration moyenne de l’ozone sur l’ensemble du globe devrait se situer entre 35 et 48 ppb d’ici à 2040, entre 38 et 71 ppb d’ici à 2060, entre 41et 87 d’ici à 2080 et entre 42 et 84 ppb d’ici à 2100. De tels niveaux dépasseraient les normes environnementales présentement acceptées par la communauté internationale et auraient des impacts négatifs sur la santé publique, les récoltes et la végétation.

Références

Cet article sera publié dans Atmospheric Environment en 2004. Il peut également être obtenu sur simple demande à l’auteur à : roxanne.vingarzan@ec.gc.ca .

Référence bibliographique officielle :

Vingarzan, R. 2004. A review of surface ozone background levels and trends. Atmospheric Environment, sous presse.