Changement climatique, dynamique de l’atmosphère, impacts sur la biodiversité et la santé humaine

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Dans un contexte de réchauffement climatique confirmé par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), les états ont mis en place différents protocoles et conventions visant à limiter la hausse de température de la planète en introduisant notamment des normes restrictives sur les émissions des gaz à effet de serre (GES). La France s’est engagée à les réduire d’un facteur 4 à l’horizon 2050 par rapport à celles de 1990. Les efforts se concentrent sur la consommation et l’efficacité énergétique d’une part, en passant par l’isolation thermique des bâtiments et une offre de transport et des modes de chauffage moins énergivores, et sur la transition énergétique d’autre part en intensifiant notamment l’utilisation de la biomasse. Ces efforts d’atténuation indispensables limiteront mais n’enrayeront pas la modification durable du climat et les conséquences du changement climatique doivent donc être envisagées en termes d’adaptation des systèmes naturels et humains au travers d’études rétrospectives et prospectives sur la dynamique des milieux, et en particulier de l’atmosphère, et son impact sur la biodiversité et la santé.

Le projet CLIMIBIO est un projet environnemental pluridisciplinaire qui a pour but d’étudier l’évolution des milieux et du climat, d’analyser les impacts de ces évolutions sur la biodiversité, la qualité de l’air, la santé, la société et d’envisager les perspectives et stratégies d’adaptation à ces changements. A ce titre, le projet proposera des pistes d’atténuation de ces effets en agissant à la source et en s’appuyant sur des outils prédictifs d’aide à la décision.

Un volet important du projet concernera plus particulièrement la région Nord-Pas-de-Calais , zone potentiellement fragile à certains effets du changement climatique. La région est en effet un territoire au relief peu prononcé, en permanence balayé par des masses d’air provenant des grandes zones-sources de pollution qui le borde. Dans ce projet, nous mettrons en place des observations ciblées, concertées et multidisciplinaires des impacts, en région Nord-Pas-de-Calais et dans les zones limitrophes, du changement climatique sur la dynamique des milieux, et en particulier de l’atmosphère, sur la biodiversité, la santé humaine et la société. Ces observations doivent permettre de prévoir les impacts futurs, d’orienter les actions à mener et de prédire leur efficacité à partir de modèles déterministes validés par les observations.

Le projet CLIMIBIO est structuré en 5 groupes de travail (work-package; notés WP) dont un bref descriptif est donné ci-dessous. Le LPCA participe à l’ensemble de ces WP, hormis le n°3.
Les études de la dynamique de l’atmosphère s’appuient sur un savoir-faire exceptionnel en région Nord-Pas de Calais dans le domaine des outils de caractérisation, de détection et de quantification d’espèces chimiques, notamment par diagnostics optiques, et de la modélisation (en particulier modèles inverses du transport des aérosols et modèles climatiques). Ces outils de diagnostic et de modélisation feront l’objet de développements innovants dans le cadre du WP1, dans le but de détecter et quantifier, en laboratoire, en campagne de terrain, aéroportée ou satellitaire, les espèces gazeuses, les aérosols organiques secondaires et primaires, les gouttelettes ou cristaux nuageux impliqués dans la transformation physique et chimique de ces milieux et dans la perturbation des bilans d’énergie au sol et en altitude.

L’un des objectifs du WP2 est d’étudier la transformation de l’atmosphère du point de vue de la réactivité chimique en phase homogène (par ex. celle impliquant les composés organiques biogéniques) ou dans des processus de chimie hétérogène impliquant les aérosols. Le second objectif est de mieux caractériser les composants atmosphériques ayant un impact sur la dynamique atmosphérique et le climat. Au-delà des gaz à effet de serre et les gaz réactifs, on s’intéressera en particulier aux composants dont les impacts, en terme de contraintes ou de rétroactions climatiques, restent des sources majeures d’incertitude, c’est à dire les aérosols, les nuages et leurs interactions.

Le WP3 s’intéresse à comprendre et évaluer l’impact du changement climatique et des perturbations des milieux sur la biodiversité et sur la santé humaine en s’attachant à prévoir la dynamique d’adaptation des systèmes naturels et humains ainsi que des territoires. En ce qui concerne l’anticipation de la dynamique d’adaptation des systèmes naturels, deux approches complémentaires seront abordées. Une approche de modélisation des changements d’aires de distribution des espèces, déjà entamée au travers des projets RETROScen, BIODIMAR (appel d’offres Biodiversité) et BIO-IMPACT (ARCir) soutenus par la Région, sera poursuivie avec notamment l’objectif d’intégrer plusieurs facteurs biotiques (interactions entre espèces).

Le WP4 a vocation à accroître la visibilité et l’attractivité de la région Nord-Pas de Calais en environnement en mettant en place une stratégie d’observation régionale, d’identification des déterminants et des impacts à partir d’observations régionales multidisciplinaires (campagnes de mesure) qui porteront sur le climat, la pollution atmosphérique, la santé et la société. Ces données alimenteront différents modèles dans la perspective de mieux appréhender des événements de pic de pollution, changement climatique notamment en région, constituant des outils d’aide à la décision et orientation des actions.

Enfin le WP5 étudie des moyens d’action visant à limiter les émissions de polluants ou GES à la source et à atténuer les effets du changement climatique sur la biodiversité. Les processus de combustion constituent une source importante d’espèces « sensibles » qui, outre le CO₂ (GES), ont aussi un impact climatique, du fait de leur action sur la couche d’ozone ou sur la formation d’aérosols. Dans le 1^er point de ce WP, nous nous intéressons à des espèces sensibles sur le plan climatique, affectant également la qualité de l’air : les NOx, les hydrocarbures imbrûlés dont les HAP et les particules de suie. On étudiera leur mécanisme de formation dans des dispositifs de combustion de laboratoire et industriels brûlant différents carburants, notamment des biocarburants et la biomasse, l’objectif étant de proposer des stratégies de réduction à la source à la fois de ces espèces sensibles et du CO₂. Dans le 2^ème point, pour éviter l’extinction d’espèces, préjudiciable au bon fonctionnement des écosystèmes et susceptible d’affecter leur valeur économique et sociétale, les mesures d’atténuation seront axées principalement sur la préservation du potentiel adaptatif des espèces et sur le renforcement des corridors de migration.