Analyse spatio-temporelle des concentrations de gaz à l’échelle des écosystèmes

de l’acide nitrique (HNO3), du dioxyde de soufre (SO2) et de l’ozone (O3) sont mesurées mensuellement sur chaque site du réseau IDAF, puis calculées. Ces mesures sont obtenues à partir des échantillons de gaz collectés par capteurs passifs sur une période de 10 ans (1998- 2007) en savanes sèches (Banizoumbou, Katibougou, Agoufou (5 ans)), en savanes humides (Lamto, Djougou (5 ans)), et en forêts (Zoétélé, Bomassa (8 ans)). Pour les sites d’Agoufou et de Djougou, la période d’étude est 2005-2009. Nous signalons que pour ces deux derniers sites, nous avons plutôt considéré la période de 2005-2007 dans Adon et al. (2010). Les résultats de cette étude concernent les sites IDAF d’Afrique de l’Ouest et Centrale. Pour les 3 sites IDAF d’Afrique du Sud, le même type d’étude a été réalisé sur la période 1995-2005 par Martins et al.(2007). Cette étude globale a permis l’analyse des variations de concentrations atmosphériques de ces gaz et ainsi d’établir les niveaux de concentrations mensuelles, saisonnières, annuelles et interannuelles représentatifs de chaque écosystème. Une étude comparative sur l’ensemble des trois types d’écosystèmes mettra en évidence les sources prédominantes suivant l’écosystème considéré. Les concentrations ainsi obtenues serviront au calcul du flux de dépôt sec représentatif de chaque écosystème africain (le chapitre 4). La présentation et l’interprétation des résultats se feront par gaz et pour chaque type d’écosystème selon un transect savanes sèches – savanes humides – forêts.

Résultats des mesures des gaz sur le transect savanes sèches-savanes humides-forêts

Le tableau 3.1 présente la synthèse des concentrations moyennes annuelles des différents gaz mesurés sur chacun des sites IDAF d’Afrique de l’Ouest et Centrale et du Sud, classés par écosystème, sur l’ensemble de la période d’étude (Adon et al., 2010 ; Martins et al., 2007). Tous ces résultats ont été obtenus en utilisant uniquement les échantillons de concentrations approuvés ou validés (nombre précisé entre parenthèse dans le tableau 3.1). En considérant toute la base de données, moins de 10% des gaz échantillonnés sont en dessous de la détection de limite. Nous allons nous référer à ce tableau au fur et à mesure que nous présenterons les résultats des mesures des gaz. Tableau 3.1 : Concentrations moyennes annuelles des gaz (en ppb) mesurés sur les sites IDAF, nombre d’échantillons et année de prélèvement entre parenthèse. La figure 3.1(a,b,c) présente les variations mensuelles de NO2 et de la pluviométrie respectivement en savanes sèches (3.1a : Banizoumbou, Katibougou, Agoufou), en savanes humides (3.1b : Lamto, Djougou), en forêts (3.1c : Zoétélé, Bomassa). Les barres verticales indiquent les écart-types calculés sur la période d’étude (1998-2007).

En savanes sèches, représentées par les sites d’Agoufou et Katibougou au Mali, Banizoumbou au Niger Nous rappelons que la savane sèche est caractérisée par une saison sèche d’Octobre à Mai et une saison humide de Juin à Septembre. Le mois de Mai représente la transition entre les deux saisons. L’évolution mensuelle présentée à la figure (3.1a) montre l’existence d’un cycle saisonnier marqué des concentrations de surface de NO2 dans les régions arides et semi-arides d’Afrique de l’Ouest. Les concentrations moyennes mensuelles de NO2 sur les 10 années de mesures sont comprises entre 0,9 ± 0,3 ppb et 4,3 ± 1,0 ppb à Banizoumbou, 1,2 ± 0,5 ppb et 3,1 ± 0,9 ppb à Katibougou, 0,8 ± 0,4 ppb et 3,7 ± 1,0 ppb à Agoufou (où 5 années de mesures sont disponibles). Les variations des concentrations mensuelles de NO2 présentent la même évolution sur les trois sites de savanes sèches. Les concentrations augmentent significativement dés le mois d’Avril, au début de la saison des pluies. Un premier maximum est mesuré en Mai/Juin. Ceci est cohérent avec les émissions biogéniques de NO par les sols, issues de l’azote accumulé (sous forme d’ammonium et de nitrite) dans les sols, pendant la longue saison sèche. Ce contenu en azote des sols, résulte des pratiques agricoles comme le pâturage, l’application de fumier et la décomposition des résidus de céréales. Avec les premières pluies d’avril au début de la saison humide, la nitrification bactérienne est activée, et conduit à la consommation d’azote et à son émission sous forme d’importants « pulses » de NO (Yienger et Levy, 1995). Le NO est ensuite rapidement converti en NO2 dans l’atmosphère. Après consommation de cet excès d’azote, les émissions de NO en saison humide diminue mais reste à des niveaux relativement élevés (Serça et al, 1998). Des mesures de flux de NO par les sols ont été réalisées à Banizoumbou au Niger ; et ces flux d’émissions sont représentatifs des activités pastorales et de l’ordre de 6,09 ± 2,64 ng N(NO) m-2.s-1 (Serça et al, 1998). Ces mesures prouvent que les sols de savane au Niger sont de forts émetteurs de NO. Un deuxième maximum se produit en fin de saison des pluies en Octobre/Novembre à Katibougou et Banizoumbou. Ce deuxième pic a pu être attribué au démarrage de la saison de feux de savanes de l’hémisphère nord (Jaeglé et al., 2004) ou à de nouveaux pulses de NO par les sols suite à la re-humidification des sols restés secs pendant une période plus ou moins longue. A Agoufou, site le plus haut en latitude, le second maximum observé en Septembre/Octobre résulte principalement de nouvelles émissions fortes de NO résultant des dernières pluies de fin de saison, qui surviennent après des périodes de sécheresse.