Cet été, le ciel enfumé et les alertes à la qualité de l'air ont souvent fait la une des journaux dans le nord-est du pays, alors que l'un des plus grands projets de recherche sur l'ozone est en cours.
Contrairement à la fumée ou au smog, l'ozone n'est pas visible à l'œil nu, mais ses dangers ont une grande portée et un impact considérable. C'est pourquoi les scientifiques s'appuient sur la modélisation à haute résolution de Baron pour suivre et prévoir la formation chimique et le mouvement de ce gaz nocif.
L'enfant à problèmes de la pollution
"La ville de New York est notre enfant à problèmes en matière de pollution chronique par l'ozone". Tels sont les mots de Paul Miller, directeur exécutif du Northeast States for Coordinated Air Use Management(NESCAUM). La coalition NESCAUM promeut et soutient des programmes visant à réduire les effets néfastes de la pollution atmosphérique et du changement climatique, du New Jersey au Maine.
Alors que les niveaux de pollution ont remarquablement baissé ces dernières années à l'échelle nationale, la zone métropolitaine de New York (NYC) continue de violer les normes fédérales de qualité de l'air basées sur la santé. L'une des initiatives de NESCAUM est l'étude sur l'ozone troposphérique de Long Island Sound(LISTOS), un effort de coopération entre les chercheurs et les agences gouvernementales qui a débuté en 2017 pour étudier la formation de l'ozone et son transport sous le vent de la région de NYC.
"L'objectif est de mieux comprendre les processus chimiques et météorologiques à l'origine de ce problème chronique d'ozone", a déclaré M. Paul.
"Le modèle [Baron] a joué un rôle fondamental dans notre réussite", ajoute-t-il.
Des observations de qualité commencent par une meilleure modélisation
L'identification des sources et des causes de l'ozone de surface est essentielle à la mise en œuvre et à l'application des mesures d'atténuation. Les caractéristiques géographiques uniques du détroit de Long Island ajoutent à la complexité de ce processus de découverte. Cette masse d'eau peu profonde est située sous le vent de la région la plus densément peuplée des États-Unis, bordée par le Connecticut au nord, Long Island au sud et Manhattan à l'ouest.
Xinrong Ren est physicien au Laboratoire des ressources atmosphériques de la NOAA, où il étudie les effets des gaz nocifs dans les couches les plus basses de l'atmosphère. Il explique pourquoi la qualité de l'air dans cette région est si nocive et si difficile à étudier.
"Nous avons tellement de mégapoles près de cette masse d'eau qu'elle agit comme un puits de chaleur pour toute la pollution provenant de New York", explique Xinrong. "Puis, l'après-midi, lorsque le soleil chauffe davantage le sol, on observe un flux vers le littoral qui ramène toute la pollution émise précédemment sur la terre ferme", ajoute-t-il.
L'objectif de l'équipe de Xinrong est de caractériser les émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre à l'aide de capteurs terrestres et aériens, ce qui leur permet d'identifier comment et où la pollution atmosphérique a pu se former. Il ajoute que le modèle de Baron les aide à savoir où et quand déployer efficacement leur équipement de détection.
"Nous utilisons le pic d'ozone maximal sur 8 heures du modèle pour avoir une vision spatiale des pires conditions", explique M. Ren. "Le modèle nous aide vraiment à savoir où mener nos missions, d'autant plus que ces gaz sont difficiles à voir", ajoute-t-il.
M. Xinrong a utilisé l'exemple récent du ciel enfumé par les incendies de forêt au Canada pour souligner que ce que l'on voit n'est pas toujours synonyme de niveaux élevés d'ozone. S'il est vrai que les niveaux d'ozone de cet été ont été "parmi les pires jamais observés", les particules de fumée ne se comportent pas de la même manière que la pollution par l'ozone de surface, qui n'est pas visible à l'œil nu.
Plus de 15 ans d'aide de Baron
Baron Weather fournit à NESCAUM une solution de modélisation personnalisée depuis plus de 15 ans. La NOAA a également utilisé la modélisation exclusive de Baron pour d'autres études de recherche sur la qualité de l'air au cours de cette période.
"Les données que nous fournissons permettent aux chercheurs d'accéder directement aux prévisions détaillées des conditions dans les couches les plus basses de l'atmosphère", a déclaré John McHenry, responsable scientifique de Baron pour la modélisation. "Et nos modèles fonctionnent à deux horizons temporels et résolutions différents, une échelle continentale de 5 jours et une prévision à 2 jours avec une résolution plus fine", a-t-il ajouté.
Baron fournit deux modèles différents aux chercheurs de LISTOS : 1) une version du modèle CMAQ (Community Multiscale Air Quality) de l'Agence de protection de l'environnement (EPA), et 2) un modèle interne exclusif qui comprend la représentation la plus avancée des nuages disponible dans tout système de surveillance de la qualité de l'air.
"Les nuages jouent un rôle essentiel dans la chimie atmosphérique, ce qui permet à notre modèle de fournir une compréhension plus détaillée des processus de formation de l'ozone et de son évolution", a ajouté M. McHenry.
Les résultats des modèles Baron comprennent des cartes de prévision animées qui indiquent les zones susceptibles de dépasser la norme pour l'ozone (à gauche), ainsi qu'une vue en coupe transversale unique( diagrammeSkew-T ) qui utilise une troisième ligne verte (à droite) pour prévoir le profil vertical des concentrations d'ozone.
Prochaines étapes pour LISTOS
L'étude NESCAUM Long Island n'est qu'une des nombreuses études menées dans tout le pays ce mois-ci par la NOAA, la NASA et 21 universités dans le cadre de ce que l'on appelle une"enquête scientifique sans précédent", selon l'administrateur de la NOAA, Rick Spinrad, PhD. Les sources de pollution atmosphérique seront identifiées grâce au déploiement de plusieurs satellites, d'avions de recherche, de véhicules et même d'instruments dans des sacs à dos.
L'Agence pour la protection de l'environnement (EPA) indique qu'après des décennies de baisse de l'ozone troposphérique et des particules, les tendances à la baisse se sont ralenties ces dernières années. L'initiative LISTOS aidera les entreprises et les collectivités à mieux identifier les sources de pollution atmosphérique et le comportement de leurs panaches, dans le but d'améliorer les prévisions relatives à la qualité de l'air au niveau urbain et régional.
"Notre mission consiste à mieux comprendre les processus chimiques et météorologiques à l'origine de ce problème chronique d'ozone sous le vent de New York", a déclaré M. Paul.
Les résultats de cette étude seront communiqués aux responsables de l'environnement au niveau local et de l'État afin de les aider à prendre de meilleures décisions qui, à leur tour, contribueront à réduire la pollution atmosphérique dans l'agglomération new-yorkaise.
