Etude des Concentrations d’Ozone et de l’impact sur la Séquestration du carbone par Modélisation, Mesures et Observations Satellitaires
Acronyme : AQACIA 2024 - COSMMOS
Programme : AQACIA 2024 - Gérer les pollutions à l’ozone et sectorielles
Mots-clés : Qualité de l'air
Contexte : L’ozone troposphérique est un polluant préoccupant, nocif pour la santé humaine, la végétation, et un puissant gaz à effet de serre. Il se forme à partir de composés organiques volatils (COV) et d’oxydes d’azote (NOx), dans des conditions complexes liées à la capacité oxydante de l’atmosphère. En 2020, il aurait causé 24 000 décès prématurés dans l’UE. Il réduit les rendements agricoles en perturbant la photosynthèse et le fonctionnement des sols, affectant des cultures majeures comme le blé, le maïs et le soja. Le changement climatique intensifie ses effets. En Île-de-France, malgré la baisse des émissions de précurseurs, les niveaux moyens d’ozone ont augmenté en raison de dynamiques locales et hémisphériques. Le projet COSMMOS vise à analyser les tendances de l’ozone sur 20 ans dans cette région, en intégrant une approche multi-échelle, les impacts des politiques publiques, les effets sur les agroécosystèmes, ainsi que l’exploitation des observations spatiales pour mieux comprendre la distribution et l’évolution de ce polluant.
Description : Le projet COSMMOS vise à analyser les tendances de l’ozone troposphérique sur 20 ans (2003–2023) en Île-de-France, en combinant modélisation atmosphérique, observation spatiale et évaluation des impacts sur les cultures. Il est structuré en quatre lots : (1) coordination générale, (2) modélisation physico-chimique et impact des politiques publiques, (3) exploitation des données d’observation spatiale, et (4) impact sur la végétation et les cultures. Le lot 2, porté par Airparif, repose sur la plateforme de modélisation ESMERALDA, déployée à haute résolution (3 km) sur la région francilienne. Il permet d’analyser les tendances et d’évaluer les effets des plans de protection de l’atmosphère (PPA) successifs. Le lot 3, porté par le LISA, exploite les données satellites IASI et GOME2 pour compléter l’analyse verticale de l’ozone troposphérique et valider les tendances modélisées. Les corrélations entre régimes chimiques, émissions de précurseurs et évolutions observées seront examinées. Le lot 4, dirigé par ECOSYS, s’attache à quantifier les dépôts secs d’ozone sur les écosystèmes et leurs impacts sur la productivité agricole et le stockage de carbone. L’expérimentation repose notamment sur le site ICOS de Grignon (commune de Thiverval-Grignon, Yvelines), une station instrumentée de référence. Ce site ne présente pas de problème d’acceptabilité et permet un suivi fin des échanges atmosphère-biosphère. Une nouvelle paramétrisation des dépôts d’ozone y sera testée. COSMMOS s’inscrit ainsi dans une démarche intégrée et multi-échelle, au service de la connaissance et des politiques publiques sur la qualité de l’air et l’agriculture.
Objectifs et résultats attendus : L’objectif principal du projet proposé est de permettre une analyse approfondie sur le long-terme de l’évolution des niveaux d’ozone, en distinguant l’ozone de fond et celui observé lors d’épisodes de pollution. Il s’appuie sur la modélisation atmosphérique (via la plateforme Esmeralda d’Airparif), les observations spatiales, et l’étude de l’impact sur la végétation et les cultures. La cohérence des données d’entrée, depuis l’échelle globale (conditions chimiques et dynamiques) jusqu’au niveau régional (émissions), garantit la fiabilité de l’analyse tendancielle. Les niveaux d’ozone seront étudiés à travers des simulations validées par les mesures au sol et par des données satellites. Le projet évalue aussi l’influence des régimes chimiques, des émissions de NOx et de la température, ainsi que l’effet des politiques publiques (plans de protection de l’atmosphère). L’impact sur la biomasse végétale et le stockage du carbone sera caractérisé grâce à une modélisation fine des dépôts d’ozone, appuyée sur des mesures réalisées au site ICOS de Grignon. À l’issue du projet COSMMOS, les résultats attendus incluent une meilleure compréhension des tendances de l’ozone troposphérique, des impacts des politiques publiques, et des effets sur la végétation et la productivité agricole. Les bénéfices incluent le développement d’outils opérationnels pour le suivi de la qualité de l’air, la valorisation des données issues de l’observation spatiale et des modèles atmosphériques, ainsi que l’élaboration de recommandations pour les décideurs. Le projet contribuera à affiner la connaissance de l’impact de l’ozone sur la production agricole et le stockage du carbone en France en lien avec le changement climatique. Il s’inscrit pleinement dans les enjeux environnementaux actuels. Le projet COSMMOS donnera lieu à des publications scientifiques, à des présentations dans des colloques nationaux et internationaux, et au développement d’outils méthodologiques diffusables (modélisation, exploitation des données satellites, méta-modélisation des dépôts d’ozone). Il permettra une meilleure intégration des produits CAMS et des futures missions spatiales dans le suivi de la qualité de l’air. Les résultats seront valorisés auprès des décideurs via des notes synthétiques, des restitutions publiques et la gouvernance d’Airparif. Des applications concrètes sont attendues en matière de gestion de la qualité de l’air, de politiques agricoles, de certification carbone et de stratégies climat/air intégrées.
Bénéficiaire : INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES ET INDUSTRIES DU VIVANT ET DE L'ENVIRONNEMENT
Localisation : Palaiseau, Île-de-France, FRANCE
Début : 02/03/2026 — Durée : 36 mois
Budget total : 450166 € — Aide ADEME : 247439.5 €
Statut : Suivi du projet