L’équipe CAE est spécialisée dans la mesure (in situ et par télédétection Lidar), et l’étude des composés chimiques réactifs présents dans la basse atmosphère sous forme gazeuse ou particulaire (bioaérosols inclus), et ayant des impacts potentiels sur la santé (qualité de l’air), les écosystèmes, et plus généralement le climat. Elle s’intéresse plus particulièrement à quantifier et caractériser leurs sources, leurs propriétés et les processus physico-chimiques qui les font évoluer.
Dans cet objectif, l’équipe a développé une expertise multiple :
Observations à long terme
L’équipe CAE est fortement impliquée dans l’infrastructure de recherche ACTRIS (Aerosol, Clouds, Trace gases Research InfraStructure) au niveau national (ACTRIS-FR) et européen (ACTRIS-ERIC). Le LSCE accueille et opère, en collaboration avec l’INERIS, à la fois le site instrumenté SIRTA « in situ » labellisé au niveau national pour la mesure atmosphérique des gaz réactifs et aérosols (en cours de labellisation au niveau européen) et le centre d’expertise de la composition chimique de l’aérosol (ACMCC ; https://acmcc.aeris-data.fr)
Mise au point et déploiement de campagnes expérimentales de terrain
L’équipe CAE coordonne et participe à de nombreuses campagnes de mesures dans différentes régions du monde présentant un intérêt du point de vue de la chimie de l’atmosphère. L’approche adoptée est basée sur des campagnes multi-instruments et souvent multi-plateformes (sol, bateau, aéroportées en avion, drone ou ballon, et spatiales) à travers la collaboration avec des équipes (inter)nationales. La Méditerranée, l’Ile de France, et l’Arctique ont été principalement ciblées ces dernières années.
Développement instrumental et d’outils numériques
L’équipe CAE innove en permanence en créant ou adaptant des technologies afin de répondre aux besoins de ses recherches : préleveur de particules sans pompe (brevet « Biodosi » transféré à la société Bertin) ; lidars aérosol et vapeur d’eau ; chambre de mesures d’émissions biogéniques ; compteur temps réel de bioaérosols (brevet « Aerotape » transféré à la société Obéron) ; etc.
L’équipe développe aussi des partenariats avec les industriels (Addair, Aerodyne, Environnement S.A., Oberon, Picarro, Quantel…) afin de les aider à améliorer les performances de leurs instruments ou d’envisager des évolutions ou de nouveaux développements.
Maîtrise des techniques d’analyse physico-chimique de composés atmosphériques
L’équipe CAE évalue, met en œuvre et optimise de nombreux instruments d’analyse in situ pour la spéciation chimique et la caractérisation physico-chimique, en particulier (i) des chromatographes en phase gazeuse ou liquide de laboratoire et de terrain pour l’analyse des composés organiques volatils (NMHC), et anions et cations, (ii) des spectromètres de masse pour la mesure rapide de COV (PTR-MS) et d’aérosols (ACSM, ACSM-X), (iii) des cytomètres en flux air et liquide (bioaérosols), (iv) des analyseurs de carbone organique et élémentaire (EC, OC, BC), et (v) des analyseurs en ligne d’espèces surveillées (NOx, PM, O3, pollens).
Valorisation des observations
L’équipe CAE travaille sur certains domaines avec les modélisateurs afin de pousser plus avant la prise en compte de la diversité des processus chimiques dans les modèles de prévisions du climat, de la qualité de l’air et de la production primaire des océans. Par exemple, des études ont été effectuées pour (i) améliorer la prévision de la qualité de l’air particulaire sur l’Europe grâce à l’assimilation des observations d’un réseau lidar, (ii) évaluer les modèles (de boîte, à petite échelle, ou régionaux sur les polluants d’intérêt atmosphérique et sanitaire (NOx, COV, O3, BC et composition chimique de l’aérosol), (iii) intégrer les connaissances sur le dépôt des poussières désertiques dans un modèle couplé de dynamique et biogéochimie marine de la Méditerranée et modéliser l’impact de ce dépôt sur la production primaire, (iv) pour intégrer les connaissances sur les sources marines de CO et COV dans un modèle de biogéochimie marine.
Les intérêts scientifiques prioritaires de l’équipe à court et moyen termes sont orientés vers trois régions du monde
- Zone francilienne : études détaillées de la pollution et des émissions biogéniques à Paris et en Ile de France, variabilité à différentes échelles de temps, tendances, caractérisation des sources.
- Zone subantarctique : études de transfert à l’interface océan-atmosphère des espèces gazeuses réactives (composés organiques volatils) et des aérosols secondaires dérivés.
- Zone Est-méditerranéenne : études du transport des poussières désertiques et des sources de bioaérosols dans une région très marquée par le réchauffement climatique.