• Thématique de recherche
• Publications
• Habilitation
• Posters et communications
Thématique de recherche

La réactivité chimique dans l'atmosphère

Les transformations physico-chimiques jouent un rôle essentiel sur la composition de l'atmosphère en constituants traces. La grande majorité des espèces émises dans l'atmosphère est en effet éliminée par réactions chimiques. Ces processus contrôlent donc le temps de vie de ces espèces dans le réservoir atmosphérique. De plus, ces transformations chimiques sont à l'origine de certains polluants qui ne sont pas, ou peu, émis dans l'atmosphère. C'est par exemple le cas de l'ozone ou des acides nitrique et sulfurique. En fait, le niveau de concentration de nombreux constituants minoritaires est régi par l'existence d'un équilibre chimique dynamique qui dépend de la vitesse de production et de consommation chimique des espèces. La compréhension des mécanismes à l'origine des modifications de la composition de l'atmosphère requiert donc le plus souvent une description des transformations chimiques mises en jeu. L'intérêt qu'il leur a été porté s'est ainsi considérablement accru ces trente dernières années.

L'atmosphère : un milieu oxydant

L'atmosphère est un milieu oxydant et les transformations conduisent donc, pour l'essentiel, à une oxydation progressive des éléments (par exemple, du carbone en CO2, de l'hydrogène en H2O, de l'azote en HNO3, du soufre en H2SO4 ...). Elles se déroulent principalement dans la troposphère. Le terme de "capacité oxydante de la troposphère" est communément utilisé en référence à la vitesse des mécanismes d'oxydation. Du point de vue des bilans, l'oxydant mis en jeu est l'oxygène moléculaire O2. Du point de vue des mécanismes réactionnels, cette oxydation atmosphérique suit des chemins complexes, passant par de nombreuses étapes, notamment de catalyse, et impliquant une multitude d'espèces. L'évolution de la capacité oxydante de la troposphère, induite par la variation de sa composition, est actuellement au coeur de nombreuses interrogations scientifiques.

Modélisation de la chimie de l'atmosphère

Une description complète de l'ensemble des transformations chimiques atmosphériques est une tâche considérable. Les processus impliqués sont en effet de nature très diverse, par exemple, l'oxydation radicalaire en phase gazeuse initiée par le rayonnement solaire, l'oxydation en phase aqueuse au sein des gouttelettes nuageuses, la chimie hétérogène à la surface des aérosols (particules en suspension dans l'atmosphère)... Cette diversité de processus, souvent étroitement couplés, génère un ensemble d'une grande complexité. Par exemple, pour la seule oxydation des composés organiques dans la phase gazeuse, on connaît aujourd'hui plusieurs milliers de réactions pertinentes. De plus, ces transformations impliquent des échelles de temps (donc d'espace) extrêmement variables, depuis quelques fractions de seconde pour les espèces les plus réactives à plusieurs années pour les moins réactives. Face à cette complexité, la modélisation s'est ainsi rapidement imposée comme un outil indispensable, tant pour son rôle diagnostique (exploitation et interprétation des données de "terrain" ou de laboratoire) que pour son rôle pronostique (prévision des évolutions, études d'impact, développement de stratégie de réduction des émissions ...).

Travaux de recherche

Mes travaux de recherche sont centrés sur l'étude de la chimie de la troposphère. Ils ont pour finalités principales :

  • l'élaboration de modules chimiques "opérationnels", susceptibles d'être intégrés aux modèles de transport-émission-dépôt, et mis au service de projets scientifiques consistant par exemple à étudier la contribution des zones urbaines au bilan régional de l'ozone, le développement des panaches de pollution oxydante sous le vent des grandes agglomérations ou le bilan des oxydants à l'échelle globale;
  • l'exploitation de modèles chimiques en vue de quantifier la contribution de processus dans l'évolution chimique des espèces d'intérêt atmosphérique.