Climat urbain

Bases

Les causes de la pollution de l'air d'origine humaine

La principale cause de la pollution que les humains génèrent est l'utilisation des énergies fossiles dans les centrales électriques, l'industrie ou les transports. Dans les villes des pays industrialisés, ce sont cependant les transports qui sont la première cause de la pollution.

Les sources de la pollution de l'air anthropique (= d'origine humaine)

La pollution d'origine humaine est émise par la combustion des énergies fossiles dans les centrales électriques, les systèmes de chauffage individuels et collectifs, et le trafic automobile, mais aussi par l'industrie et l'agriculture.

Dès les débuts de la civilisation, les feux étaient la seule source de pollution d'origine humaine. Mais les problèmes n'ont depuis cessé d'augmenter. En 1273 déjà, le roi d'Angleterre Edward I interdit d'utiliser le charbon pour se chauffer dans Londres car il y eut d'énormes problèmes de pollution.

Durant le 20ème siècle, le développement très rapide des industries et des services a généré une très forte concentration des usines dans les zones urbaines et industrialisées, accompagnée d'un nombre croissant d'habitants, de voitures et de bâtiments autour de ces usines. Le trafic automobile est particulièrement important dans les villes, car la densité de routes et de rues est plus forte que dans les zones rurales. De nos jours, dans la plupart des grandes villes du monde, c'est le secteur des transports qui est la source majeure de pollution. Cette pollution urbaine de l'air intensifie de plus l'effet de serre et le réchauffement planétaire.

Emission et immission

Dans les zones urbaines il y a de nombreuses sources (= producteurs) de pollution, mais les polluants qu'on retrouve peuvent provenir de plusieurs endroits différents. Les gaz et les particules peuvent être transportées par le vent loin de leur point d'émission. Lorsque l'on mesure la concentration d'une substance dans l'air, on parle d'immission, c'est à dire qu'en regardant la quantité du polluant on considère le fait que la substance mesurée en en point précis peut provenir de multiples sources et endroits différents.

4. L'évolution des concentrations de dioxyde de carbone(CO₂, en ppm) et du méthane (CH₄, in ppb) dans l'atmosphère depuis 1980.
Auteur: Anita Bokwa
Source des données: World Resources Institute (http://earthtrends.wri.org)

Les unités utilisées pour parler de pollution

Les émissions à l'échelle planétaire sont souvent données en unités qui représentent des grandes quantités, comme des milliers de tonnes par an par exmple, et sont données en fonction de leur sources et lieux d'origine; les immisions, ou les concentrations dans l'air sont exprimées avec des unités plus petites, comme les microgrammes par mètre cube d'air (µg/m³ ). Ces concentrations peuvent représenter une moyenne sur la Terre entière, comme on le trouve par exemple pour le dioxyde de carbone (CO₂), ou représenter une valeur moyenne pour un lieu et un moment donné, comme par exemple pour le dioxyde de soufre (SO₂) à Londres en décembre 1952. On trouve parfois aussi l'unité ppm (parties par million) ou ppb: ces unités sont similaires à des pourcentages. Pour plus de détails vous pouvez consulter la partie
Haute Atmosphère, Bases, L'air c'est quoi?

Les émissions anthropiques 

Comme vous avez pu le voir dans la partie "La pollution, c'est quoi?", certains polluants ont un impact planétaire sur le climat, d'autres un impact local. Les principales zones où on trouve une forte pollution de l'air dans le monde sont: les côtes est des USA et du Canada, l'Europe, l'Asie du sud et du sud-est, et le sud-est de l'Australie. Ces zones sont aussi le lieu de fortes émissions de pollution. Nous parlerons des émissisons de dioxyde de soufre (SO₂) et des oxydes d'azote (NO_x) dans la partie sur les pluies acides.  D'autres polluants, émis en grandes quantités sont néfastes pour le climat, comme le dioxyde de carbone (CO₂) et les composés organiques volatils (COV); Le CO₂ et certains de ces COV sont des gaz à effet de serre. Les émissions de COV sont présentées dans la partie sur l'impact de l'industrie sur la pollution de l'air. Le tableau et le graphe de la Figure 4 montrent les émissions de polluants pour certains pays. Ces émissions sont très variables, pour de multiples raisons: l'exemple du CO₂ va vous le montrer.

Les données sont exprimées en milliers de tonnes
Cliquez sur les icones ci-dessous pour voir les valeurs du tableau sous forme de graphes!

Emission de la                      Emission du CO₂                         Emission de la
pollution en 1997                          en 1997                            pollution aux USA en 1997

5. les émissions de la pollution de l'air dans certains pays (Dust= poussières)
Cliquez sur les icones pour agrnadir les graphes ! (15-30 K)
Auteurs: Anita Bokwa, Pawel Jezioro
Source des données: Carbon Dioxide Information Analysis Center, United Nations Framework Convention on Climate Change
http://webdab.emep.int

Exemple:
l'émission d'un composé ayant des conséquences planétaires: le dioxyde de carbone (CO₂)

Le dioxyde de carbone CO₂ a un impact sur le climat, comme vous l'avez peut-être lu dans la partie sur l'effet de serre (Basse Atmosphère). Voyons quel est le pays du monde qui émet le plus de CO₂. Les émissions planétaires de CO₂ en  2001 ont atteint les 6567, 82 millions de tonnes en équivalent carbone. Les unités "en équivalent carbone" sont égales aux quantités de dioxyde de carbone multipliées par le rapport de carbone que l'on trouve dans la molécule de dioxyde de carbone ( soit 12/44 ème de la molécule).

Les émissions par continents

Lorsqu'on regarde ce qu'emettent les différents continents ou régions, on voit que l'Asie, l'Australie et l'Océanie émettent un tiers du CO2 mondial, et que l'Amérique du nord est responsable de 28% des émissions. A eux tous, ils sont donc responsables de près de 60% des émissions planétaires de CO2. Cependant, même si ces deux zones émettent à peu près les mêmes quantités de CO2 par an, ces chiffres sont à observer de près. Près de 4 milliards de personnes vivent en Asie, Australie et Océanie, soit 61% de la population mondiale, tandis que seuls 5% de la population (soit 323 millions de gens) vivent en Amérique du Nord. C'est parce que beaucoup de gens vivent en Asie, Australie et Océanie que les quantités émises sont importantes: aux USA, c'est parce que les gens qui y vivent consommment de très grandes quantités d'énergie sous toutes ses formes.

Regardons de près les émissions par continents

La Figure 7 indique quel pays dans un continent ou une région émet le plus de CO2. Par exemple, 46% pour les USA signifie que les USA émettent 46% de l'émission totale du contient Nord-américain. En fait, 33% de la population mondiale vit dans ces 7 pays, mais ils sont responsables de 51% des émissions mondiales de CO2 (3352 millions de tonnes en équivalent carbone). Si on regarde les émissions par personne les chiffres sont très différents (voir la Figure 9).

Les émissions par pays

La Figure 8 montre les pays qui émettent les plus grandes quantités de CO₂ dans le monde, par exemple 23.2% pour les USA signifie que ce pays est responsable à lui seul de 23.2% des émissions dans le monde. On peut voir que certians pays de la figure 7 sont de nouveau présents, d'autres non. Les Etats Unis, la Chine et la Russie émettent à eux trois plus de 42% des émissions totales de CO₂ ,alors que la population qui y vit ne représente que 27% de la population mondiale. Parmi les 7 pays du monde qui émettent le plus de CO2, ne figurent aucun pays de l'hémisphère Sud; trois d'entre eux se trouvent en Europe, trois en Asie et un en Amérique du Nord (Notez que bien que la Russie soit à la fois en Europe et en Asie, elle est incluse dans les pays européens ici).

Emissions par habitant 

La Figure 9 montre la quantité de CO₂ qui est émise par habitant pour certains pays: par exemple un citoyen des USA émet en moyenne 19,7 tonnes par an, tandis qu'un Indien n'en émettra que 1,1 tonnes. De telles différences s'expliquent par la différence du niveau de vie. Plus le mode de vie est "moderne" (utilisation par exemple de voitures, d'air conditionné, d'appareils électriques domestiques etc...), plus on consomme de l'énergie et plus on émet de CO₂. 

Emissions anthropiques  par secteur

La pollution de l'air anthropique (=d'origine humaine) a de multiples sources. Bien qu'une source émette généralement plusieurs sortes de polluants, certaines activités anthropiques, comme les transports par exemple, peuvent être responsables de la grande majorité des émissions d'un polluant. Les données de l'UNECE/EMEP (United Nations Economic Commission for Europe/Co-operative programme for monitoring and evaluation of long range transmission of air pollutants in Europe) permettent de savoir quel secteur de l'économie émet le plus de monoxyde de carbone (CO), d'oxydes d'azote (NO_x) et de dioxyde de soufre (SO₂) en Europe, en 2001. Les émissions sont exprimées en Gg (gigagrammes), sachant que 1 Gg = 1000 tonnes. 

Le monoxyde de carbone (CO)

En Europe, en 2001, 30 679 Gg de CO ont été émis. La première source anthropique de CO dans l'air est le secteur des transports (60%), l'industrie contribuant pour 36% de l'émission totale. Les ordures ménagères et l'agriculture sont des sources marginales.

10. Emission de CO en Europe en 2001 par secteur.
Auteurs: Anita Bokwa, Pawel Jezioro
Source des données: http://webdab.emep.int

Oxydes d'azote (NO_x)

Là encore, c'est le secteur des transports qui est la première source de NO_x en émettant 63% des émissions totales qui atteignent 10 056 Gg en 2001. L'industrie contribue pour 35%. Pour ces polluants aussi, les déchets et l'agriculture ne sont pas des émetteurs importants.

11. Les émissions de NOx en Europe en 2001 par secteurs.
Auteurs: Anita Bokwa, Pawel Jezioro
Source des données: http://webdab.emep.int

Les oxydes de soufre (SOx)

Contrairement au CO et aux NO_x, la principale source de SO_x est l'industrie. Cette source représente 93% des émissions totales de  SO_x en 2001, avec une émission totale de 5 949 Gg. Tous les autres secteurs représentent les 7% restants.
Vous en saurez plus sur le SO₂ et les NO_x dans la partie sur les pluies acides !

12. Les émissions de SOx en Europe en 2001 par secteurs.
Auteurs: Anita Bokwa, Pawel Jezioro
Source des données: http://webdab.emep.int

Emissions dans les villes

Les sources principales de pollution et les polluants en présence sont souvent différents d'une ville à l'autre. Ceci dépend de l'éloignement des industries par rapport au centre-ville, de l'intensité du trafic automobile, des systèmes de chauffage utilisés, etc... La pollution de l'air dans les villes est issue de sources qui émettent peu (comme le chauffage individuel dans les maisons) ou en grande quantité (comme les cheminées d'usine), ou de sources en mouvement (voitures, bus....).

Prenons par exemple la ville de Cracovie en Pologne: c'est une ville de taille moyenne (800 000 habitants), avec un important centre industriel (aciéries et centrale électrique) et un trafic automobile important. Les industries émettent la majeure partie du dioxyde de soufre (SO₂), et autant de monoxyde de carbone (CO) que les transports, mais sont aussi responsables de la majorité des émissions d'oxydes d'azote et de particules. Cependant dans la plupart des villes d'Europe de l'ouest, ce sont les transports qui sont la principale source de CO et de NO_x, car les industries lourdes ont été déplacées et souvent remplacées par des industries plus propres et moins polluantes.

14. Emissions de monoxyde de carbone (CO), d'oxydes d'azote (NOx) et de poussières par seceturs à Cracovie, Pologne, en 2001.
Source: Inspectorate of Environmental Protection in Cracow

Vous pouvez lire aussi :

La pollution de l'air est aussi due à l'industrie et à l'agriculture. Plus de détails (en anglais pour l'instant) sur la page :
Climate in cities - More - Unit 1 - Industry
Sur l'effet de serre et le réchauffement planétaire :
Basse atmosphère -Bases- 2ème partie- Gaz à effet de serre
Sur les concentrations de SO2 à Londres en décembre 1952:
Climat urbain- Bases- 1ère partie- Effets néfastes 
Les émissions de SO2 et NOx sont détaillées ici:
Climat urbain - Bases- 3ème partie - qu'est-ce que la pluie acide?
Sur les émissions de COV (en anglais pour l'instant) :
Climate in cities - More - Unit 1 - Industry

A propos de cette page:

Auteurs: Pawel Jezioro, Anita Bokwa - Jagiellonian University - Cracovie / Pologne
Supporter: Grzegorz Wawrejko
1. Relecteur scientifique: Prof. Barbara Obrebska-Starkel - Jagiellonian University - Cracow / Poland - 2003-06-20
2. Relecteur scientifique: Dr. Marek Nowosad - Maria Curie-Sklodowska University - Lublin / Poland - 2003-06-16
3. Relecteur scientifique: Prof. Wilhelm Kuttler - University of Essen / Germany - 2003-09-12
4. Relecteur scientifique: Dr. Ulrich Reuter - Stuttgart / Germany - 2003-09-03
Relecteur pédagogique: Michael Seesing - University of Duisburg - Duisburg / Germany
dernière version: 2004-05-25