La pollution à l’ozone dans un avenir plus chaud

Cet été, les services météorologiques européens et les experts de la qualité de l’air étaient en état d’alerte, non seulement en raison d’une séquence prévue de vagues de chaleur record, mais aussi en raison d’épisodes potentiels de pollution déclenchés par la chaleur. En juillet et août, de nombreuses régions d’Europe ont enregistré des épisodes extrêmes de pollution à l’ozone de surface, avec des valeurs supérieures au niveau de sécurité au Portugal, en Espagne et en Italie, et dans de nombreuses capitales européennes, dont Londres, Paris et Bruxelles.

Alors que les mesures de réduction des émissions peuvent apporter des améliorations progressives pour d’autres polluants, la pollution par l’ozone de surface reste plus difficile à combattre, car le temps chaud et les températures élevées devraient devenir plus fréquents. Cela rend la surveillance de la pollution par l’ozone de plus en plus importante pour la santé publique.

Pourquoi devons-nous nous soucier de la pollution par l’ozone ?

Nous avons déjà beaucoup entendu parler de la couche d’ozone. Il est essentiel pour nous car il protège la Terre des dangereux rayons UV. Cet état d’ozone se produit à très haute altitude. Mais lorsqu’il s’agit de pollution, nous examinons l’ozone au niveau du nez qui peut affecter notre santé lorsqu’il est respiré.

Cet ozone a besoin de quelques facteurs pour se former : la lumière du soleil, la température chaude et les composés chimiques qui réagissent avec le rayonnement solaire pour produire l’ozone lui-même. Ces derniers sont connus comme précurseurs de l’ozone, comme les oxydes d’azote et les hydrocarbures émis par les activités humaines ou la végétation.

« L’ozone présent dans la troposphère est un polluant secondaire qui se forme à partir de réactions photochimiques d’autres polluants », explique le Dr Patricia Tarín-Carrasco, postdoctorante à l’Institut de santé mondiale de Barcelone. Elle a étudié l’effet combiné des vagues de chaleur et des épisodes d’ozone sur les gens.

« L’ozone a plusieurs effets sur la santé humaine, il peut provoquer des irritations des voies respiratoires et des muqueuses, des maux de tête, des nausées, augmenter les cas d’asthme ou de bronchite, des maladies cérébrovasculaires ou encore entraîner une mort prématurée », explique le Dr Tarín-Carrasco. L’Organisation mondiale de la santé recommande une concentration maximale d’ozone de 100µg/m3 en moyenne sur 8 heures, tandis que l’UE a une valeur légèrement supérieure de 120µg/m3. L’été dernier, 16 États de l’UE ont vu des concentrations d’ozone supérieures au seuil de l’UE, tandis que 33 pays d’Europe ont dépassé la norme de sécurité de l’OMS, selon les données de l’Agence européenne pour l’environnement.

Les effets à long terme de l’ozone sur la santé sont moins clairs, selon le Dr Cristina Guerreiro, directrice de recherche à l’Institut norvégien de recherche sur l’air (NILU), et comprennent une augmentation des cas d’asthme chez les enfants et une aggravation des asthmatiques déjà existants. « En 2019, on estimait que la pollution aiguë par l’ozone avait entraîné 16 800 décès prématurés en Europe », explique le Dr Guerreiro.

Les vagues de chaleur et leur impact sur la pollution par l’ozone

Selon le Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS), une pression atmosphérique élevée pendant une vague de chaleur, qui implique des vitesses de vent plus faibles et une stagnation de l’air, peut permettre aux précurseurs d’ozone de se concentrer, tandis qu’un ciel clair et un fort ensoleillement favorisent les réactions chimiques conduisant à la formation d’ozone. Lorsque les vagues de chaleur s’aggravent, la pollution à l’ozone peut également suivre à moins que les émissions de précurseurs ne soient atténuées.

Le lien entre les émissions de précurseurs d’ozone, les conditions météorologiques et la production d’ozone est complexe. Mais les scientifiques avertissent que le lien étroit entre le changement climatique et la qualité de l’air signifie que la réduction des émissions à long terme pour lutter contre le réchauffement climatique jouera un rôle clé dans la réduction de la pollution par l’ozone et l’amélioration de l’air que nous respirons.

« Il existe deux principaux facteurs de pollution par l’ozone en Europe que nous prévoyons de changer à l’avenir », déclare le Dr Guerreiro. « Le premier est l’augmentation attendue de la fréquence des vagues de chaleur due au changement climatique, qui aggravera les problèmes de pollution par l’ozone. Le second est la réduction attendue des concentrations de précurseurs de l’ozone, qui devrait provenir des efforts de réduction des émissions de carbone. Guerreiro explique qu’à long terme, les réductions d’émissions auront une plus grande influence sur la formation d’ozone, entraînant des concentrations d’ozone plus faibles même si les vagues de chaleur deviendront plus intenses et plus fréquentes.

Les scientifiques jouent avec beaucoup d’incertitudes. La façon dont les vagues de chaleur influencent l’ozone n’est pas encore entièrement comprise. « Les vagues de chaleur pourraient entraîner une sécheresse importante (comme nous l’avons vu cette année), qui à son tour entraînerait une moindre absorption biogénique (c’est-à-dire par les organismes vivants) de l’ozone, en laissant davantage dans l’atmosphère. [This process] est difficile à modéliser correctement », explique le Dr Guerreiro du NILU.

Étant donné le lien complexe entre le temps, les précurseurs d’ozone et la production d’ozone, il existe encore des incertitudes quant au comportement de l’ozone, ce qui rend son interaction avec d’autres phénomènes plus difficile à déchiffrer. « Les principales lacunes de la science résident dans la chimie complexe conduisant à la formation d’ozone, notamment en raison de la myriade d’hydrocarbures volatils impliqués », explique le Dr Augustin Colette, responsable de l’unité de modélisation de la qualité de l’air à l’Institut national de l’environnement industriel et des risques. INERIS) et responsable scientifique des activités régionales CAMS sur la qualité de l’air. « La situation est encore plus complexe car ce n’est pas seulement la variété des hydrocarbures liés aux activités humaines qu’il faut comprendre, la végétation est aussi une source importante de tels composés mais ces émissions restent assez incertaines. La modélisation de la chimie atmosphérique nécessite donc une bonne compréhension des échanges entre le sol, la canopée et l’air.

Suivi de l’ozone

Prévoir quand la pollution par l’ozone pourrait se produire est essentiel pour protéger la santé humaine, en particulier dans le cas des personnes vulnérables telles que les enfants ou les personnes âgées. Dans certains pays, comme la France, explique le Dr Colette, les prévisions de la qualité de l’air peuvent déclencher des mesures d’urgence pour réduire les activités polluantes de l’industrie et des transports qui produisent des précurseurs de l’ozone. « Plusieurs types de modèles prédictifs ont été développés au fil des ans », explique le Dr Colette, expliquant qu’il s’agit de modèles d’apprentissage automatique ainsi que de modèles physiques, qui tiennent compte de la chimie de l’air et des éléments de transport aérien.

« Nous avons des modèles couvrant typiquement un pays, un continent comme l’Europe, et même des modèles globaux couvrant toute la terre. Mais de tels modèles sont mieux limités dans les zones où nous pouvons bénéficier de stations de surveillance in situ, bien que les satellites fournissent également des informations précieuses dans des endroits éloignés », explique le Dr Colette.

En Europe, le CAMS fournit des prévisions quotidiennes sur la concentration d’ozone, tout en produisant des cartes de pointe pour les conditions passées qui aident les décideurs politiques à mieux comprendre l’exposition à la pollution de l’air, explique le Dr Colette. « Dans son Policy Service, CAMS conçoit des produits à valeur ajoutée qui vont un peu plus loin que la cartographie des concentrations d’ozone. Il est devenu possible aujourd’hui de dire quelle part de la pollution par l’ozone est due aux polluants atmosphériques locaux et quelle part a été transportée depuis un pays voisin. Il s’agit d’une information extrêmement importante pour un décideur politique qui a besoin de savoir à quel point les politiques environnementales seraient efficaces lorsqu’elles seraient appliquées uniquement à l’échelle d’une ville donnée.

Une meilleure qualité de l’air exige des politiques climatiques fortes

La réduction des concentrations d’ozone est une question régionale, nationale et internationale, explique le Dr Guerreiro, car l’ozone se forme sur de grandes distances. « Même si les autorités locales sont souvent responsables du respect des normes de qualité de l’air, elles ne peuvent pas gérer efficacement ce problème avec des politiques locales. Dans la pratique, la sensibilisation et l’action se situent davantage au niveau des autorités européennes et nationales, et sont faibles au niveau local », déclare Guerreiro.

Selon elle, de bonnes politiques de lutte contre la pollution par l’ozone nécessitent une science solide, ce qui signifie une surveillance et des études suffisantes, via la recherche et la modélisation (pour le climat et la qualité de l’air). nb : l’ozone au niveau du sol et le climat, alors que ceux-ci ont traditionnellement été considérés comme des problèmes distincts « , déclare Guerreiro. « La recherche sur les niveaux d’ozone pendant les vagues de chaleur doit également être renforcée afin de construire de bonnes actions politiques. Bien que la connaissance de la les processus de contrôle de l’ozone sont assez bien établis, les conditions particulières rencontrées lors des vagues de chaleur et l’impact sur l’ozone ne sont pas aussi bien connus.

La lutte contre le changement climatique est un outil clé pour lutter, entre autres phénomènes dangereux, contre la pollution par l’ozone. « Il est extrêmement important d’avoir un niveau élevé de coopération entre les autorités à tous les niveaux (du local à l’international) et dans les différents secteurs et domaines politiques. Il est également très important de continuer à évaluer les effets des politiques mises en œuvre et du changement climatique sur les niveaux d’ozone.