History of European air pollution inferred from Alpine ice cores

par Susanne Preunkert

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l'univers

Sous la direction de Michel Legrand.

Le président du jury était Michel Campillo.

Le jury était composé de Dietmar Wagenbach.

Les rapporteurs étaient Eric Wolff, Hans Puxbaum.


  • Résumé

    La possibilité de reconstruire l'histoire de la pollution atmosphérique européenne a été exploré au Col du Dôme (CDD) (4250 m d'altitude, Massif du Mont Blanc). Pour cela une carotte de 126 m a été analysé à haute résolution pour les ions majeurs, le F- et les carboxylates, et des mesures atmosphériques continues de l'aérosol effectuées sur le site (Observatoire Vallot). Ceci a montré que des informations atmosphériques peuvent être obtenues avec une résolution saisonnière à partir de la glace du CDD et ce au moins sur les 80 dernières années mais que des précautions sont à prendre pour tenir compte du fluage de la glace lors de l'interprétation de ces signaux en terme de changements atmosphériques. Les enregistrements "glace" montrent que les valeurs estivales de SO4 2- suivent l'évolution des émissions anthropiques de SO2 des pays situés à 1000 km autour des Alpes tandis qu'en hiver elles reflètent plus la contamination diffuse de la troposphère libre à l'échelle de l'Europe entière. En utilisant la relation "air/neige" obtenue à Vallot, les concentrations atmosphériques passées de SO4 2- ont été reconstituées et comparées aux simulations des modèles de chimie. Nous avons estimé que les émissions naturelles représentent environ 20% des émissions actuelles de NO. L'évolution passé de NO3- est en bon accord avec l'histoire des émissions anthropiques de NO de l'Europe, il n'en va pas de même pour NH4+ dont la tendance apparait plus importante que ce que l'on peut attendre avec les estimations actuelles d'émission anthropique de NH3. Notre examen du budget de F- et HCl montrent qu'en plus de la combustion du charbon, l'industrie de l'aluminium et l'incinérarion des déchets ont été les sources anthropiques majeures de ces composés entre 1935 et 1975, après 1960, respectivement. Finalement les sources naturelles semblent dominer le budget de l'oxalate depuis 80 ans tandis que le formate et l'acétate indiquent une tendance anthropique entre 1950 et 1980


  • Résumé

    The Col du Dôme (CDD) glacier site (4250 m asl, Mont Blanc massif), was investigated for its suitability to reconstruct the anthropogenic atmospheric perturbation over Europe. For that: (1) a 126 m long ice core was analysed in high resolution for major ions, fluor, and light carboxylates, (2) continuous year round measurements of key aerosol species were performed at the CDD site (Vallot Observatory). It is shown that atmospheric relevant information can be extracted in seasonal resolution from the CDD ice at least over the last 80 years, but also that special attention has to be paid on glacier flow effects when interpreting ice records from such a small scaled glacier site in terms of atmospheric changes. The interpretation of the chemical CDD ice core records revealed that summer SO4 2- changes at CDD follow closely the course of anthropogenic SO2 emissions released within 1000 km around the Alps, while winter SO4 2- changes reflect a more limited contamination of the free troposphere at the scale of total Europe. Using the firn/air relation established at CDD, past atmospheric SO4 2- concentrations at 4300 m asl over Europe were reconstructed and compared to current atmospheric model simulations. The natural NO emissions was estimated to amount for ≈20% of the present-day NO budget. While temporal changes of CDD NO3- levels are in agreement with estimated NO emissions in western Europe, this is not true for NH4+ which appears to increase significantly stronger over the last 80 years than current ammonia emission estimates. The examination of the F- and HCl budget revealed that in addition to coal burning, aluminium smelters and waste incineration were the major anthropogenic sources of these species between 1935 and 1975, after 1960, respectively. Finally it was shown that natural inputs dominate here the oxalate budget over the last 80 years, whereas for acetate and formate a significant anthropogenic contribution occurred between 1950 and 1980

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  • Détails : 1 vol. (III-240-XIII p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 229-240. Notes bibliographiques

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  • Cote : 01 GRE1 0093
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