Toyota développe un simulateur de concentration d'ozone troposphérique
1. Caractéristiques de l'ozone troposphérique et mesures nécessaires pour en réduire la concentration
Si l'on entend souvent parler de la couche d'ozone présente dans la stratosphère (débutant à une altitude d'environ 10 km) — qui protège l'écosystème terrestre en absorbant le rayonnement ultraviolet — on connaît moins l'ozone de la troposphère, cette couche qui s'étire sur 10 km d'épaisseur environ à la surface de la Terre. C'est la cause principale du smog photochimique, un polluant atmosphérique néfaste pour la santé humaine et la croissance végétale. C'est aussi l'un des gaz à effet de serre responsables du réchauffement de la planète et, à ce titre, en ligne de mire des mesures de réduction de concentration, juste après le CO2 et le méthane.La concentration d'ozone troposphérique est difficile à prévoir car ce gaz n'est pas émis directement dans l'atmosphère, mais il s'y forme par suite de réactions photochimiques impliquant des oxydes d'azote (NOx) et des composés organiques volatils (COV) provenant de différentes sources. Ces processus de réaction photochimique étant très complexes, la réduction des émissions de NOx et de COV ne se répercutera pas forcément sur la concentration d'ozone dans la troposphère. Sa prévision nécessite la prise en compte de ces réactions, mais aussi des données relatives aux émissions de NOx et de COV.2. Développement du simulateur : contexte et objectifs d'une recherche conjointe
La croissance économique des pays asiatiques en développement — et donc la consommation de diverses formes d'énergie à grande échelle — ont augmenté le taux d'ozone troposphérique, ce qui suscite des inquiétudes pour l'environnement — tant au niveau local que mondial. Des voix ont ainsi appelé à réduire les émissions de polluants atmosphériques, y compris ceux des véhicules à moteur.Toyota a donc cherché un moyen de réduire la concentration d'ozone dans la troposphère sur toute l'Asie du Sud-Est. En partenariat avec des organismes de différents pays, l'entreprise a étudié la possibilité de prévoir cette concentration, afin de contribuer à réduire son incidence sur la santé humaine et la croissance des plantes.3. Méthode de simulation et rôle de chaque organisme dans le programme de recherche conjoint
Pour améliorer l'exactitude des résultats, le simulateur développé dans le cadre de ce programme de recherche intègre dans ses calculs :1) l'énergie consommée dans les conditions actuelles et la consommation prévue à l'avenir, d'après les politiques énergétiques futures de chacun des pays du Sud-Est asiatique ;
2) les émissions de CO2, NOx et COV ;
3) une modélisation en 3D de la qualité de l'air prévoyant les concentrations d'ozone troposphérique, en tenant compte des conditions météorologiques.
Pour ces pays — excepté la Chine et l'Inde —, les données des points 1 et 2 ont été établies par l'IIASA sur la base de scénarios fournis par l'Agence Internationale de l'énergie (AIE). Concernant la Chine et l'Inde, où la forte croissance économique devrait se poursuivre, des bases de données par région et secteur ont été préparées par l'Université de Tsinghua pour la Chine et par le TERI pour l'Inde, en tenant compte de la politique énergétique et environnementale de ces pays.
La modélisation évoquée au point 3 tient compte des réactions photochimiques complexes résultant des émissions de NOx et de COV, tout en intégrant le facteur météorologique pour prévoir avec exactitude les concentrations d'ozone troposphérique à une heure ou moins. Bien entendu, ce gaz ne connaît pas de frontières ; aussi, pour établir ces prévisions sur toute l'Asie du Sud-Est, les Laboratoires Centraux de R&D Toyota ont rassemblé des données détaillées issues de chaque pays sur la consommation énergétique ainsi que les émissions de NOx et de COV, afin de bâtir une simulation basée sur une modélisation tridimensionnelle de la qualité de l'air. La Chine et l'Inde ayant quant à elles besoin de données prévisionnelles plus fines afin de refléter leur évolution économique, le simulateur peut centrer ses prédictions sur leur zone géographique respective.
4. Intérêt escompté du simulateur
Le simulateur intègre dans ses calculs la consommation d'énergie future, basée sur les politiques énergétiques actuellement envisagées, et peut ainsi prédire la concentration d'ozone troposphérique pour l'ensemble du Sud-Est asiatique. Son principal intérêt réside dans la possibilité d'évaluer de manière exhaustive les politiques de réduction d'ozone troposphérique, les scénarios de réduction du CO2 et d'amélioration de l'atmosphère.Des stratégies sont déjà à l'étude pour réduire la pollution atmosphérique dans les plus grandes villes chinoises. Parallèlement, le Programme des Nations Unies pour l'Environnement (PNUE) a indiqué qu'une suppression de la hausse des températures à court terme favoriserait la réduction de l'ozone troposphérique — autrement dit, que le simulateur pourrait s'avérer utile pour explorer des stratégies de limitation du changement climatique. Toyota espère qu'à l'avenir, le simulateur sera largement exploité dans les différents pays et régions d'Asie du Sud-Est, et qu'il épaulera ainsi l'élaboration de politiques visant à réduire la consommation d'énergie et les émissions de CO2, ainsi qu'à limiter la concentration d'ozone troposphérique.Un "atelier international" de deux jours se tient à l'Université chinoise de Tsinghua ces 26 et 27 mai afin de partager les informations sur ce simulateur. Y sont attendus des chercheurs issus des instituts partenaires et d'organismes du monde entier, qui travaillent sur la pollution atmosphérique et pourront ainsi discuter de la façon de promouvoir la recherche et d'instaurer cette politique.