Emissions anthropiques d'aérosols carbonés en Afrique en 2005 et en 2030 : élaboration d'inventaires et évaluation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Emissions anthropiques d'aérosols carbonés en Afrique en 2005 et en 2030 : élaboration d'inventaires et évaluation

Résumé

Regional climate and its evolution is a major theme, particularly in Africa, a witness continent for climate changes and their various impacts in terms of deforestation, desertification and more generally in terms of vital resources. These different impacts apply to a number of activity sectors : agronomy and crop outputs, ecology and ecosystems, water resources and hydrology, air quality with various associated sanitary and socio-economic aspects. Rapid demographic growth over Africa in recent years together with rural depopulation result in the concentration in megapoles (e.g. Abidjan) of increasing parts of polluting national activities (transport, industries,...), further to oil and mining ones along the coasts of the Guinea Gulf. Also, biofuel combustions are largely used for domestic needs. All this results in large and increasing anthropogenic combustion aerosol emissions, the inventories of which are still largely unknown for Africa. A primary objective of this thesis is put into focus and improve the characterization of black carbon and primary organic carbon aerosols due to two-wheel vehicles in West Africa. Also, large differences have been observed between emissions, particularly ones bearing upon primary organic carbon due to such vehicles in our regional inventories vs. all traffic emissions in presently available global inventories in the "low" scenario for 13 over 16 countries. Next, I have developed a new regional inventory for black carbon and primary organic carbon emissions at Africa scale for the year 2005, so as to update the global inventory of Junker and Liousse (2008). Our new 2005 emissions for black carbon (0.69 Tg) are about equal to those in the global inventory by Junker and Liousse (2008) updated for 2005. Nevertheless, differences are larger for primary organic carbon for which our new emissions are three times over those from Junker and Liousse (2008). Furthermore, we have developed a new emission inventory for Africa in 2030, according to two scenarios, REF and CCC. Generally, CCC emissions are lower than in scenario REF in 2030, with over 67% increase between 2005 and 2030. At last, sensitivity tests have been done considering that two-wheel vehicles will all be equipped with four-stroke engines instead of present two-stroke ones in West Africa, whereas in South Africa, future scenarios are now typical of emerging countries such as Poland. Such working assumptions have resulted in large reductions of future emissions, particularly in scenario CCC. We have simulated ambient aerosol concentrations based on data issued from our new 2005 inventories, using the TM5 global model. From these 2005 results, TM5 which appears to be apt to satisfactorily simulate concentrations in rural zones, is not so successful in urban zones. Such differences can be attributed to too gross model resolution (1° by 1°) and the type of sources (traffic sources give high aerosol concentrations). As for optical thicknesses, TM5 gives satisfactory orders of magnitude, though with differences in the location of maxima in West and Central Africa. As for single scattering albedo, rather fine results are observed, when considering that only black carbon and organic carbon have been implemented in TM5.
La croissance démographique rapide que connait le continent africain ces dernières décennies ainsi que l'exode rural, tendent de plus en plus à concentrer dans quelques mégapoles (e.g. Abidjan) une grande partie des activités nationales polluantes (transports, industries,...), en plus du développement des activités pétrolières et minières le long des côtes du Golfe de Guinée. De même, les combustions de biofuels sont largement répandues pour les besoins domestiques. Tout ceci contribue à des émissions anthropiques considérables et croissantes d'aérosols de combustion dont les inventaires sont encore très imparfaitement connus sur le continent. L'objectif premier de cette thèse a permis de mettre en évidence et de mieux caractériser les émissions de carbone suie et de carbone organique primaire associées à l'utilisation des véhicules deux roues, un mode essentiel de transport dans certains pays en Afrique de l'Ouest. Par la suite, j'ai développé deux nouveaux inventaires d'émissions de carbone suie et de carbone organique primaire à l'échelle de l'Afrique pour les années 2005 et 2030, afin de réviser et de mettre à jour les données de l'inventaire global de Junker and Liousse (2008) de 2005. Enfin, nous avons simulé les concentrations ambiantes à partir des données de nos nouveaux inventaires 2005 et 2030 à l'aide du modèle global TM5. Ce modèle peut simuler de manière satisfaisante les concentrations en zones rurales, moins bien en zones urbaines. En outre, pour les épaisseurs optiques, le modèle fournit des ordres de grandeur satisfaisants avec un positionnement encore imparfait des maxima en Afrique de l'Ouest et en Afrique Centrale. Pour l'albédo de simple diffusion, nos résultats sont encourageants, sachant que le carbone suie et le carbone organique sont seuls pris en compte dans notre version du modèle global TM5.
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Dates et versions

tel-00585492 , version 1 (13-04-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00585492 , version 1

Citer

Abé Yapo Eric-Michel Assamoi. Emissions anthropiques d'aérosols carbonés en Afrique en 2005 et en 2030 : élaboration d'inventaires et évaluation. Planète et Univers [physics]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00585492⟩
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