Rapport technique final du projet Amp’Air : Amélioration de la représentation des émissions agricoles d'ammoniac pour une meilleure prévision de la qualité de l'air en France. Convention ADEME n°16-60-C0013 - Archive ouverte HAL Access content directly
Reports (Contract/Project Report) Year : 2022

Rapport technique final du projet Amp’Air : Amélioration de la représentation des émissions agricoles d'ammoniac pour une meilleure prévision de la qualité de l'air en France. Convention ADEME n°16-60-C0013

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Joaquim Arteta
Florian Couvidat
S. Crunaire
Karine Dufossé
  • Function : Author
  • PersonId : 1096384
Gaëlle Dufour
Abdellatif El Msayryb
  • Function : Author
Audrey Fortems-Cheiney
  • Function : Author
  • PersonId : 982839
Frédérik Meleux
  • Function : Author
  • PersonId : 981326

Abstract

Atmospheric ammonia contribution to the formation of fine particles and its consequences for human health are of increasing concern in air quality issues. Large uncertainties affect ammonia emissions quantification, both in terms of annual budget and spatial and temporal distribution. Agricultural activities represent almost all anthropogenic sources of ammonia in France. Slightly more than half is attributed to crop N fertilization, which also accounts for much of this variability. Fertilization practices are particularly intense at spring time when crops grow, but with disparities according to regions and crop types. They are very dependent on weather conditions. Ammonia volatilization is also highly dependent on meteorology, as well as on soil conditions, and on fertilizer types and application methods. Improving inventories is a challenge for a better air quality forecasting. The Amp'Air project explored two new approaches developed to meet this need for ammonia: a bottom-up inventory, Cadastre_NH3, based on the volatilization model Volt'Air and a database original by its fertilization practice description; a top-down inventory, NH3SAT, combining satellite observations of ammonia concentrations and chemistry-transport models to constrain ammonia emissions. Accounting these new inventories as inputs of the Chimere and Mocage chemistry-transport models was assessed : the simulation outputs where compared to ammonia and particle concentrations measurements performed in the ambient air. A concentration measurement network was set up specifically for ammonia. It covered four contrasting regions of northern France over the whole 2016-2017 crop year. The Amp'Air project demonstrates that refining the temporalization and spatialization of emissions enhances air quality forecasting, enabling platforms to better anticipate the occurrence and intensity of springtime particulate pollution episodes. The convergence of these two alternative, independent and complementary inventories encourages further developments in combining them for even more reliability. The work undertaken in this project should also be continued in order to propose simplifications guaranteeing the necessary operationality for the routine implementation of such tools.
La contribution de l'ammoniac atmosphérique à la formation de particules fines et ses conséquences sur la santé humaine sont des sujets de préoccupation croissante en matière de qualité de l'air. Les incertitudes sur la quantification des émissions d’ammoniac sont très élevées, tant en bilan annuel qu’en distributions spatiale et temporelle. Or les activités agricoles représentent la quasi-totalité des sources anthropiques de ce composé en France. Un peu plus de la moitié est attribuée à la fertilisation azotée des cultures, qui explique également une grande partie de cette variabilité. Les pratiques de fertilisation, particulièrement concentrées au printemps lors de la reprise de végétation, mais avec des disparités selon les régions et les cultures, sont très dépendantes des conditions météorologiques. La volatilisation de l’ammoniac est aussi très dépendante de la météorologie, ainsi que des conditions de sol, des types d’engrais et de leurs modalités d’application. Améliorer les inventaires est un enjeu pour une meilleure prévision de la qualité de l’air. Le projet Amp’Air s’est attaché à explorer deux nouvelles approches élaborées pour répondre à ce besoin pour l’ammoniac : une approche bottom-up, Cadastre_NH3, reposant sur le modèle de volatilisation Volt’Air et une base de donnée originale par sa description des pratiques de fertilisation ; une approche top-down, NH3SAT, mettant en synergie observations satellitaires de concentrations d’ammoniac et modèles de chimie-transport afin de contraindre les émissions. L’apport de ces nouveaux inventaires en entrée des modèles de chimie-transport Chimere et Mocage a été évalué par confrontation des sorties de simulations aux concentrations en ammoniac et en particules mesurées dans l’air ambiant. Un réseau de mesure de concentrations a été mis en place spécifiquement pour l’ammoniac et a permis de couvrir quatre régions contrastées du Nord de la France sur toute l’année culturale 2016-2017. Le projet Amp’Air fait la démonstration qu’affiner la temporalisation et la spatialisation des émissions est un atout pour les plateformes de prévision de la qualité de l’air pour mieux anticiper l’occurrence et l’intensité des épisodes printaniers de pollution particulaire. La convergence de ces deux inventaires alternatifs, indépendants et complémentaires, incite à poursuivre les développements en les combinant pour encore plus de fiabilité. Les travaux entrepris dans le projet Amp’Air devraient se poursuivre pour proposer des simplifications garantissant l’opérationnalité nécessaire à la mise en œuvre en routine de tels outils.
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Dates and versions

hal-03954119 , version 1 (24-01-2023)

Identifiers

  • HAL Id : hal-03954119 , version 1

Cite

Sophie Génermont, Joaquim Arteta, Florian Couvidat, S. Crunaire, Karine Dufossé, et al.. Rapport technique final du projet Amp’Air : Amélioration de la représentation des émissions agricoles d'ammoniac pour une meilleure prévision de la qualité de l'air en France. Convention ADEME n°16-60-C0013. INRAE; AgroParisTech; LISA-UPEC; IMT Nord Europe; Ineris; CNRM, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS. 2022, pp.107. ⟨hal-03954119⟩
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