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La pollution par l'ozone dans un avenir plus chaud

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©   -   Tous droits réservés  Getty Images   -  

Cet été, les services météorologiques et les experts de la qualité de l'air européens étaient en état d'alerte, craignant des canicules sans précédent, mais aussi des pics de pollution déclenchés par la chaleur. En juillet et août, de nombreuses régions d'Europe ont enregistré des taux alarmants de pollution par l'ozone de surface, excédant les valeurs maximales recommandées au Portugal, en Espagne et en Italie, ainsi que dans de nombreuses capitales européennes, dont Londres, Paris et Bruxelles.

Si les mesures de réduction des émissions peuvent apporter des améliorations progressives dans le cas d'autres polluants, la pollution par l'ozone de surface reste plus difficile à combattre, la chaleur et les températures élevées menaçant, selon les experts, de se généraliser. La surveillance de la pollution par l'ozone est donc primordiale pour la santé publique.

Pourquoi s'inquiéter de la pollution par l'ozone ?

Nous avons déjà beaucoup entendu parler de la couche d'ozone, qui est essentielle pour protéger la Terre contre les dangereux rayonnements ultraviolets du soleil. Cet ozone se forme à de très hautes altitudes. Mais lorsque l'on parle de pollution, il s'agit d'ozone à hauteur du nez, susceptible d'affecter notre santé en cas d'inhalation.

La formation de cet ozone nécessite la convergence de plusieurs facteurs : la lumière du soleil, des températures chaudes et des composés chimiques qui réagissent avec le rayonnement solaire pour produire l'ozone. Connues sous le nom de précurseurs d'ozone, ces substances incluent 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, formé par des réactions photochimiques d'autres polluants », explique Patricia Tarín-Carrasco, post-doctorante à l'Institut de santé mondiale de Barcelone, qui étudie l'effet combiné des canicules et des pics d'ozone sur les populations.

« L'ozone a plusieurs conséquences sur la santé humaine. Il peut provoquer une irritation des voies respiratoires et des muqueuses, des maux de tête, des nausées, aggraver les cas d'asthme ou de bronchite, les maladies cérébrovasculaires, et même entraîner une mort prématurée », précise-t-elle. L'Organisation mondiale de la santé recommande une concentration maximale de 100µg/m3 en moyenne sur 8 heures, tandis que l'Union européenne applique une valeur cible légèrement supérieure de 120µg/m3. L'été dernier, 16 États membres de l'UE ont enregistré des taux d'ozone supérieurs au seuil communautaire, tandis que 33 pays européens ont dépassé la valeur maximale recommandée par l'OMS, selon les données de l'Agence européenne pour l'environnement.

Cristina Guerreiro, Directrice de recherche à l'Institut norvégien de recherche sur l'air (NILU), souligne que les répercussions de l'ozone sur la santé sont moins évidentes sur le long terme, mais comprennent notamment une augmentation des cas d'asthme chez les enfants et l'aggravation des problèmes d'asthme déjà connus. « En 2019, il a été estimé qu'une pollution aiguë à l'ozone était à l'origine de 16 800 décès prématurés en Europe », informe-t-elle.

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

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Selon le Service de surveillance de l’atmosphère du programme Copernicus (CAMS), une forte pression atmosphérique en période de canicule, impliquant une diminution de la vitesse des vents et une stagnation de l'air, peut engendrer une concentration de précurseurs d'ozone, tandis qu'un ciel dégagé et un fort ensoleillement favorisent les réactions chimiques nécessaires à la formation de l'ozone. Lorsque les vagues de chaleur s’intensifient, une pollution par l'ozone est à craindre, à moins que les émissions de précurseurs ne soient atténuées.

La corrélation entre les émissions de précurseurs d'ozone, les conditions météorologiques et la production d'ozone est complexe, mais les scientifiques soulignent que, le changement climatique et la qualité de l'air étant étroitement liés, tout effort pour réduire les émissions à long terme dans le but de lutter contre le réchauffement de la planète jouera un rôle essentiel dans l'atténuation de la pollution par l'ozone, et l'amélioration de l'air que nous respirons.

« Il y a deux principaux facteurs de pollution par l'ozone en Europe, qui devraient évoluer à l'avenir », explique Cristina Guerreiro. « Le premier est une fréquence accrue des vagues de chaleur due au changement climatique, qui exacerbera les problèmes de pollution par l'ozone. Le second est la réduction attendue des concentrations de précurseurs d'ozone, attribuable aux efforts de réduction des émissions de carbone. » Guerreiro précise qu'à long terme, la réduction des émissions aura une plus grande influence sur la formation de l'ozone, ce qui entraînera une diminution des concentrations d'ozone, même si les vagues de chaleur seront plus intenses et plus fréquentes.

Les scientifiques font face à beaucoup d'incertitudes. La façon dont les vagues de chaleur affectent l'ozone n'est pas encore totalement comprise. Cristina Guerreiro clarifie : « Les canicules peuvent entraîner des sécheresses importantes (comme nous l'avons vu cette année), qui à leur tour réduisent l'absorption biogénique (c.-à-d. par les organismes vivants) d'ozone, en laissant davantage en suspension dans l'atmosphère. Ce processus est difficile à modéliser correctement ».

Du fait du lien complexe entre les conditions météorologiques, les précurseurs d'ozone et la production d'ozone, des incertitudes subsistent quant au comportement de l'ozone, ce qui rend son interaction avec d'autres phénomènes plus délicate à décoder. « Les principales lacunes scientifiques résident dans la chimie complexe qui précède la formation de l'ozone, notamment en raison des multiples hydrocarbures volatils qui entrent en jeu », déclare Augustin Colette, responsable de l’unité modélisation de la qualité de l’air à l’INERIS (Institut national de l’environnement industriel et des risques) et directeur scientifique pour les activités de qualité de l'air à l'échelle régionale du CAMS. « La situation est encore plus complexe, car ce ne sont pas seulement les hydrocarbures liés aux activités humaines qu'il faut comprendre. La végétation émet également ces composés en abondance, mais ces émissions demeurent très incertaines. La modélisation de la chimie atmosphérique exige donc une bonne compréhension des échanges entre le sol, la canopée et l'air ».

Suivre l'évolution de l'ozone

Prévoir à quel moment la pollution par l'ozone risque de se produire est crucial pour protéger la santé humaine, notamment dans le cas des personnes vulnérables, telles que les enfants ou les personnes âgées. Selon Augustin Colette, dans certains pays comme la France, les prévisions de la qualité de l'air peuvent déclencher des mesures d'urgence visant à réduire les activités polluantes de l'industrie et des transports, génératrices de précurseurs d'ozone. « Plusieurs types de modèles prédictifs ont été développés au fil des années » affirme-t-il, expliquant qu'il s'agit souvent de modèles d'apprentissage automatique et de modèles physiques, qui prennent en compte la chimie de l'air et les éléments de transport aérien.

« Nous disposons de modèles couvrant généralement un pays, un continent, comme l'Europe, et même de modèles globaux couvrant la Terre entière. Mais ces modèles sont plus utiles dans les zones où nous pouvons bénéficier de stations de surveillance in situ, bien que les satellites fournissent également des informations précieuses dans les régions isolées », continue Colette.

Il explique qu’en Europe, le CAMS offre des prévisions des concentrations quotidiennes d'ozone et produit des cartes à la pointe de la technologie, qui illustrent les conditions des années passées, afin de permettre aux décideurs politiques de mieux comprendre l'exposition à la pollution atmosphérique.

« Dans le cadre de son service d'aide à l'élaboration des politiques, le CAMS conçoit des produits à forte valeur ajoutée qui vont bien au-delà de la cartographie des concentrations d'ozone. Il est aujourd'hui possible de déterminer quelle fraction de la pollution par l'ozone est due aux polluants atmosphériques locaux, et quelle fraction provient d'un pays voisin. Il s'agit d'une information extrêmement importante pour les décideurs qui souhaitent connaître l'efficacité des politiques environnementales lorsqu'elles sont uniquement appliquées à l'échelle d'une ville donnée. »

Une meilleure qualité de l'air nécessite des politiques climatiques solides

La réduction des concentrations d'ozone est une question régionale, nationale et internationale, insiste Cristina Guerreiro, car l'ozone se forme sur de longues distances. « Même si les autorités locales sont souvent chargées de veiller au respect des normes de qualité de l'air, elles ne peuvent pas gérer ce problème efficacement avec des politiques locales. Dans la pratique, la sensibilisation et les interventions se produisent plutôt au niveau des autorités européennes et nationales, très peu au niveau local », insiste Guerreiro.

Selon elle, les bonnes politiques de lutte contre la pollution par l'ozone doivent reposer sur des bases scientifiques solides, impliquant une surveillance et des études suffisantes, via la recherche et la modélisation (pour le climat et la qualité de l'air). « En règle générale, les protocoles internationaux de réduction des émissions doivent tenir compte de l'effet combiné sur l'ozone troposphérique (au niveau du sol) et sur le climat, alors que ces deux points ont longtemps été considérés comme des questions distinctes », précise Cristina Guerreiro. « Les recherches examinant les niveaux d'ozone pendant les vagues de chaleur doivent également être approfondies, afin d'élaborer et de mettre en place des politiques solides. Bien que les processus généraux de régulation de l'ozone soient relativement bien connus, les conditions particulières rencontrées pendant les vagues de chaleur et leur incidence sur l'ozone ne sont pas aussi bien cernées. »

La lutte contre le changement climatique est un outil essentiel pour combattre, entre autres phénomènes dangereux, la pollution par l'ozone. « Il est décisif de maintenir un haut niveau de coopération entre les autorités à tous les échelons (du local à l'international), et entre les différents secteurs et domaines d'action. Il est également très important de continuer d'évaluer les effets des politiques mises en œuvre et du changement climatique sur les concentrations d'ozone. »