Approche expérimentale de mesure des concentrations des gaz et méthode de calcul des flux de dépôt sec.

Mes travaux de thèse présentent la caractérisation des niveaux de concentration des gaz représentatifs des principaux écosystèmes africains. Un modèle de dépôt sec a été utilisé afin d’estimer les flux de dépôt sec gazeux dans ces écosystèmes par la méthode inférentielle. Ce chapitre présente le réseau de mesures et le programme dans lequel s’inscrit ce travail, l’ensemble des techniques et des protocoles pour la mesure des gaz ainsi que la description du modèle inférientiel de dépôt sec.

Caractéristiques et description des sites de mesure du réseau IDAF

Les travaux présentés dans cette étude ont été réalisés dans le cadre du réseau IDAF, composante africaine du réseau international de chimie atmosphérique DEBITS/IGAC. Le service d’observation IDAF (IGAC-DEBITS-AFRIQUE) labellisé SO/ORE est opérationnel depuis 1995. Il a pour objectif d’étudier l’évolution de la composition chimique de l’atmosphère et des dépôts en Afrique. Le réseau IDAF possède actuellement 10 sites sur tout le continent africain dont 7 en Afrique de l’Ouest et Centrale coordonnés par le Laboratoire d’Aérologie (Toulouse) et 3 en Afrique du Sud coordonnés par la « North West University » de Potchefstroom. Chaque site a été choisi pour être représentatif à l’échelle régionale d’un grand écosystème africain avec ses propres caractéristiques en termes de sources d’émissions et de sa sensibilité aux changements climatiques, écologiques et anthropiques. Ainsi, les stations sont associées par paire (ou par trois) et reparties sur des bandes de latitude pour représenter : – les écosystèmes de savanes sèches : 1 site au Niger (Banizoumbou), 2 sites au Mali (Katibougou et Agoufou) ; – les écosystèmes de savanes humides : 1 site en Côte d’Ivoire (Lamto), 1 au Bénin (Djougou) – les écosystèmes de forêts : 1 site au Cameroun (Zoétélé), 1 au Congo (Bomassa) (figure 2.1). Les 3 sites IDAF d’Afrique du Sud sont : Cape Point (site côtier), Amersfoort (savane sèche influencée par les activités anthropiques) et Louis Trischardt (savane sèche). La représentativité recherchée est celle d’écosystèmes non perturbés (ruraux) dominés par des sources d’émission de gaz ou de particules atmosphériques caractéristiques (émissions biogéniques, poussières, feux de biomasse, animaux…). Ces stations sont toutes équipées d’un collecteur automatique de pluie (pour le dépôt humide), d’un collecteur d’aérosols, et de capteur passifs de gaz (NO2, NH3, HNO3, SO2 et O3). Les stations IDAF dont les caractéristiques géographiques et écologiques sont résumées dans le tableau 1.1, forment un transect d’étude savane sèche-savane humide-forêt en Afrique de l’Ouest et Centrale.

La détermination des saisons pour chaque site et écosystème est indispensable pour l’étude des concentrations des gaz. Les pluviométries mensuelles moyennées sur la période d’étude (en général, 1998-2007) pour chaque station d’Afrique de l’Ouest et Centrale sont présentées sur la figure 2.2. (Asie: CAD Composition of Asian Deposition, et en Amérique du Sud : LBA The Large Scale Biosphere Atmosphere Experiment in Amazonia). Localisation des 10 stations IDAF sur la carte de végétation de l’Afrique éditée en 2000 (P. Mayaux et al, JRC Ispra, 2004).

Les sites en savane sèche

– La station Banizoumbou au Niger : Sur le plan écologique, le Niger comprend quatre zones climatiques : saharienne au Nord, sub-saharienne au Centre, sahélienne à prédominance pastorale au Centre-Sud et soudanienne à vocation agricole au Sud. Banizoumbou est un village rural situé au Sud-Ouest du Niger et à 65 km à l’Est de Niamey dans la partie sahélienne du Niger. L’élevage et l’agriculture constituent les principales activités de ses habitants. La station IDAF de Banizoumbou se trouve localisée sur un site composé de plateaux disséminés et de larges vallées. Cette station est représentative du Sahel. La région de Banizoumbou possède un climat semi-aride avec une saison sèche d’Octobre à Mai (soit 8 mois) et une saison humide de Juin à Septembre, avec Mai comme mois de transition entre les deux saisons. La pluviométrie annuelle varie de 402 à 699 mm avec une pluviométrie moyenne de 486 mm sur les dix ans de la période d’étude (1998-2007).

l’influence plus ou moins prononcée de la mousson. Il s’agit, du nord au sud, des zones saharienne, sahélienne et soudanienne qui ont chacune leur propre écosystème. La station IDAF de Katibougou au Mali est située à 60 km au Nord-Est de Bamako au sein de la station météorologique de Koulikoro. Dans le cadre du programme DEBITS/IDAF, cette station est représentative d’un écosystème non perturbé de la zone soudano-sahélienne (nord- soudanienne). La pluviométrie annuelle varie de 585 à 1039 mm avec une pluviométrie moyenne annuelle de 797 mm sur la période d’étude (1998-2007). Comme Banizoumbou, la saison sèche s’étend aussi sur 8 mois à Katibougou, d’Octobre à Mai mais les pluies en saison humide (juin-septembre) sont plus importantes comparées aux autres stations de la savane sèche (figure 2.2). Le mois de Mai représente le mois de transition entre les deux saisons.