Soutenance de thèse de Ludovic LELANDAIS

Le dioxyde de carbone (CO2) ne cesse d’augmenter dans l’atmosphère suite aux émissions anthropiques dont plus de 70% sont émises par les zones urbaines et industrielles. Il existe des inventaires d’émissions mais leurs incertitudes peuvent atteindre plusieurs dizaines de pourcents. L’étude du CO2 à partir de mesures atmosphériques permet une approche indépendante des inventaires. Ces travaux visent à mieux caractériser les émissions urbaines de Marseille. Ils s’appuient sur un réseau de mesures du CO2 constitué 1) d’une station du réseau ICOS-Fr située à l’Observatoire de Haute Provence à 80 km au nord de Marseille, 2) d’une station au cœur de Marseille et 3) d’une station péri-urbaine forestière. L’utilisation conjointe de mesures isotopiques du carbone, de séries temporelles du CO2 atmosphérique ainsi que de plusieurs traceurs d’activités anthropiques (monoxyde de carbone, composés organiques volatils…) a permis de mieux caractériser la variabilité du CO2 en milieu urbain. Une méthode permettant d’isoler l’influence anthropique locale sur le CO2 atmosphérique a été développée, et une campagne de mesure intensive a été menée en janvier 2020. Cette étude a permis de quantifier la variabilité du CO2 de l’échelle hémisphérique à locale. La comparaison des stations a permis d’isoler le panache de CO2 provenant des émissions de Marseille. Une forte empreinte du trafic et du secteur résidentiel a été mise en évidence sur ces émissions en hiver avec une part de CO2 d’origine fossile de 55% en moyenne. Le panache provient à 25% de la combustion de gaz, 30% de celle de pétrole, 20% de la combustion de biomasse, le reste provenant principalement de la respiration biologique avec une incertitude moyenne d’environ 30%. Ces travaux apportent les premiers résultats issus d’une approche atmosphérique sur les sources de CO2 à Marseille ainsi que des méthodes et des enseignements utiles pour l’étude du CO2 en milieu urbain.

Carbon dioxide (CO2) is increasing in the atmosphere as a result of constant human activities. More than 70% of human emissions are emitted by urban and industrial areas. Current emission inventories are marred by large uncertainties. The study of CO2 from atmospheric measurements allows an independent approach. In order to study the urban emissions of Marseille, this work relies on a CO2 measurement network composed by i) a station of the ICOS-France network located at the Observatoire de Haute Provence 80 km north of Marseille, ii) a station in the heart of Marseille and iii) a station on the outskirts of Marseille, in a forest environment. The joint use of carbon isotope measurements, CO2 timeseries and several activity tracers (carbon monoxide, volatile organic compounds...) allowed to better characterize the variability of CO2.A method allowing to isolate the anthropic influence reaching a station was developed and an intensive measurement campaign was carried out in Marseille in January 2020. The CO2 variability from the hemispheric to the local scale was assessed, and the intercomparison of the stations allowed to isolate the urban CO2 plume of Marseille. A strong influence of traffic and residential emissions was highlighted in Marseille in winter. The Marseille CO2 plume was explained for 55% by fossil fuel emissions. The total plume come at 25% and 30% from gas and oil combustion, 20% from biomass combustion, the rest coming mainly from respiration sources. The mean uncertainties of the results are ~30%. This work brought the firsts results on assessing CO2 sources in Marseille from atmospheric approaches, and it also provided some methods and useful lessons for future study of CO2 in urban environment.