Characterization of the atmospheric measurements in rural area in France in the form of precipitations, gas and aerosols. Assessment of the spatio-temporal trends and time series.
Caractérisation des retombées atmosphériques en France en zone rurale sous forme de précipitations, gaz et aérosols. Analyse des tendances spatio-temporelles et des séries chronologiques.
Résumé
The works presented in this thesis concern the atmospheric fallout in rural area and are in keeping with the French MERA (Background Air Pollution Network) programme. The pollutants measured in the stations are in connection with the acid rain and photochemical pollution problems. Two statistical tests, to detect and estimate trends within time series, were used. The procedure is based on the non-parametric Mann-Kendall test to detect the trend and on the Sen method to estimate the magnitude. These tests were applied to the 5.000.000 of annual, seasonal and monthly MERA data over the 1990-2003 period, then, to the national and European precursor emissions. The mean acidity of the rains, after dropping at the beginning of the 90s, has slightly been increasing since 1996 whereas the acidifying compounds emissions have been decreasing. This observation seems to be correlated with the reduction in basic cations, NH4+ and with the acid aerosols. The concentrations in sulphur compounds (gas and aerosols) have strongly decreased since the beginning of the 90s associated with the strong emission reductions. For O3, an increase in the concentrations is observed between 1995 and 2003, associated with a reduction in the precursor emissions. Several factors can explain this increase: changes of the precursor emissions, strato-tropospheric exchanges, intercontinental transport, climate changes, the COV/NOx ratio, bio-geogenic compounds emissions. In the future, subjective forecasts by linear extrapolations could be made with a 99%-confidence interval.
Les travaux présentés portent sur les retombées atmosphériques en zone rurale et s'inscrivent dans le cadre du programme français de Mesure des Retombées Atmosphériques (MERA). Les polluants mesurés dans les stations du dispositif sont en rapport avec les problèmes des pluies acides et de la pollution photochimique. Deux tests statistiques pour détecter et estimer les tendances au sein de séries chronologiques ont été utilisés. La procédure est basée sur le test non paramétrique de Mann-Kendall pour déterminer la tendance et sur la méthode de Sen pour en estimer la magnitude. Ces tests ont été appliqués aux 5.000.000 de données MERA, annuelles, saisonnières et mensuelles sur la période 1990-2003, puis, aux émissions nationales et européennes des principaux polluants précurseurs. L'acidité moyenne des pluies, après avoir baissée au début des années 90, augmente légèrement depuis 1996 alors que les émissions de composés acidifiants diminuent. Cette observation semble être corrélée à la diminution en cations basiques, NH4+ et aux aérosols acides. Les concentrations en composés soufrés (gaz et aérosols) ont fortement diminué depuis le début des années 90 associées aux fortes réductions d'émission. Pour l'O3, une augmentation des teneurs est observée entre 1995 et 2003, associée à une diminution des émissions de précurseurs. Plusieurs facteurs peuvent expliquer cette augmentation : les changements des émissions de précurseurs, les échanges strato-troposphériques, le transport intercontinental, les changements climatiques, le rapport COV/NOx, les émissions des composés bio-géogéniques. Prochainement, des prévisions subjectives par extrapolations linéaires pourront être effectuées avec un intervalle de confiance à 99%.
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