Sur les traces des gaz à effet de serre

1.12.2021 - Depuis plus de 20 ans, la Suisse mesure sur le Jungfraujoch les gaz à effet de serre présents dans la troposphère au-dessus de l’Europe centrale. Peu influencées par les sources d’émission locales, ces données permettent de vérifier le succès des efforts fournis dans le monde pour lutter contre le réchauffement climatique et la destruction de la couche d’ozone. 

Texte: Mike Sommer

La station de mesure du Jungfraujoch (dans la coupole argentée) est l’une des 16 stations du Réseau national d’observation des polluants atmosphériques (NABEL).
© Jungfraubahnen

La station de mesure du Jungfraujoch, dans les Alpes bernoises, est située à 3580 mètres d’altitude, soit loin des grandes agglomérations, qui émettent des polluants atmosphériques en continu. L’air analysé dans cette station est transporté sur de longues distances et dans des directions diverses. L’évaluation des données météorologiques à grande échelle permet de déterminer le chemin parcouru par une masse d’air au cours des derniers jours et des dernières heures. Le calcul de ces « rétrotrajectoires » permet ainsi également de déterminer l’origine des polluants atmosphériques.

Un programme à la pointe

La station de mesure du Jungfraujoch fait partie des 16 stations du Réseau national d’observation des polluants atmosphériques (NABEL). Elle est gérée par le Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa), avec le soutien de l’OFEV. Le réseau NABEL surveille la qualité de l’air dans l’ensemble du pays et constitue à ce titre un instrument important pour contrôler si la Suisse respecte les dispositions de l’ordonnance sur la protection de l’air. Située sur le col qui relie le Mönch et la Jungfrau, la station remplit toutefois une fonction particulière. Depuis 2000, les chercheurs de l’Empa y mesurent des gaz à effet de serre (hors CO2) comme le méthane, le protoxyde d’azote et de nombreux composés organiques halogénés. Intitulé CLIMGAS-CH, ce programme a fait à plusieurs reprises œuvre de pionnier en détectant notamment pour la première fois au monde, dans les Alpes, de nouveaux gaz à effet de serre d’origine anthropique (c’est-à-dire causés par les activités humaines) dans l’atmosphère.

Un réseau de surveillance mondial

Compte tenu de son altitude, les mesures effectuées dans cette station font état de la concentration de polluants dans la troposphère qui, sous nos latitudes, peut atteindre jusqu’à 10 000 mètres d’épaisseur. Puisque l’air n’y est en général pas influencé par les émissions locales, les données relevées permettent d’enregistrer les concentrations de fond des différents polluants présents au-dessus de l’Europe centrale. La station du Jungfraujoch fait partie des 30 stations de mesure du programme « Global Atmosphere Watch » (GAW) de l’Organisation météorologique mondiale, qui fournissent un aperçu général de l’état de l’atmo­sphère. Pour Richard Ballaman, chef de la section Qualité de l’air à l’OFEV, la station remplit une mission cruciale : « Grâce aux relevés des concentrations de fond effectués sur une longue période, il est possible de vérifier dans quelle mesure les accords internationaux de protection du climat et de la couche d’ozone sont efficaces. » Conclu en 1987, le Protocole de Montréal a par exemple permis de réduire progressivement les concentrations de chlorofluorocarbures (CFC) ainsi que d’autres polluants détruisant la couche d’ozone. L’effet de l’interdiction de ces substances, autrefois largement répandues sous forme de fluides frigorigènes et de gaz propulseurs, a pu être prouvé grâce aux mesures réalisées par l’Empa sur le Jungfraujoch depuis deux décennies. Durant cette période, une augmentation de la concentration d’hydrochlorofluorocarbures (HCFC) a toutefois été constatée. Moins nocifs pour la couche d’ozone, les HCFC ont longtemps été utilisés comme substituts des CFC. Maintenant que leur fabrication et leur emploi sont interdits à grande échelle, les mesures attestent un recul progressif de leurs concentrations dans l’atmosphère.

Des substituts problématiques

Si la couche d’ozone se rétablit peu à peu, il reste toutefois d’importants défis à relever pour endiguer le réchauffement de la planète. Outre les émissions de CO2, les substances employées aujourd’hui comme substituts aux CFC et aux HCFC contribuent elles aussi aux changements climatiques. Parmi ces substances figurent les hydrocarbures partiellement fluorés (HFC), encore employés aujourd’hui comme fluides frigorigènes dans les climatisations. Si les HFC n’ont aucun effet sur la couche d’ozone, ils sont beaucoup plus nocifs (de plusieurs milliers de fois) pour le climat que le CO2 – qui constitue, quant à lui, le principal gaz à effet de serre sur le plan de la quantité.

Parallèlement à la diminution des HCFC, la station du Jungfraujoch enregistre, depuis plusieurs années, une hausse de la concentration des HFC. « Si nous ne limitons pas l’utilisation des HFC, ils risquent de devenir l’une des principales sources d’émission de gaz à effet de serre d’ici 2050 », avertit Henry Wöhrnschimmel de la division Protection de l’air et produits chimiques de l’OFEV.

Une amélioration se dessine toutefois. En effet, avec l’Amendement de Kigali, qui complète le Protocole de Montréal, la communauté internationale a décidé, en 2016, de réduire progressivement l’utilisation des HFC. L’accord est contraignant pour la Suisse depuis 2019, mais la Confédération a déjà restreint l’utilisation des HFC en Suisse depuis 2003 en renforçant progressivement l’ordonnance qui s’y rapporte. Les mesures de CLIMGAS-CH sont indispensables pour le contrôle des résultats.

À la recherche du réfrigérant idéal

La recherche d’un fluide frigorigène inoffensif se poursuit. L’usage des hydrofluoroléfines (HFO) est actuellement en forte hausse, comme le montrent les mesures de la station du Jungfraujoch. Les HFO présentent l’avantage de se décomposer rapidement dans l’atmosphère et de n’avoir guère d’impact sur le climat. Leur dégradation crée toutefois de l’acide trifluoroacétique (TFA), dont la longue durée de vie dans les eaux a un effet toxique sur la végétation. Pour Henry Wöhrnschimmel, les HFO ne sont donc qu’une solution transitoire. Des variantes à base d’hydrocarbures, d’ammoniac et de dioxyde de carbone existent déjà pour de nombreuses applications, et d’autres technologies utilisant l’eau ou l’air comme réfrigérants sont en cours de développement.

Approches bottom-up et top-down

Outre les substances organiques halogénées, la station du Jungfraujoch mesure aussi les concentrations des deux principaux gaz à effet de serre hors CO2 que sont le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N20). En Suisse, environ 80 % de ces gaz proviennent de l’agriculture. Ils représentent une part considérable des rejets de gaz à effet de serre du pays (10 % pour le méthane et 5 % pour le protoxyde d’azote). Des conventions internationales obligent la Suisse à surveiller ces émissions et à rendre compte de leur évolution dans l’inventaire des gaz à effet de serre.

Ces émissions sont estimées selon une méthode dite bottom-up, qui consiste à les comptabiliser à partir de statistiques relatives à la production et au commerce et de données provenant des installations. Plusieurs stations NABEL permettent d’obtenir une précision accrue, comme celle de l’ancienne tour de Beromünster (LU), dont les appareils de mesure déterminent la provenance et la quantité de méthane, ainsi que, depuis 2016, celles de protoxyde d’azote, émises sur le Plateau. Avec les données dites top-down livrées par la station du Jungfraujoch et de Beromünster, CLIMGAS-CH fournit ainsi des informations précieuses qui servent à vérifier les estimations de l’inventaire des gaz à effet de serre.

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Dernière modification 01.12.2021

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