Impacts régional des émissions de CO2 de Mexico – MERCI-CO2

Mexico City (MC) abrite 21,2 millions de personnes, soit 19% de la population du pays. Elle émet des quantités importantes de polluants et de gaz à effet de serre qui s'accumulent fortement en raison de l'emplacement de la ville dans un bassin de haute altitude entouré de montagnes. Les autorités locales et nationales se sont engagées dans des stratégies agressives de réduction des émissions, telles que la relocalisation de l'industrie lourde et des journées sans véhicule. La recherche du projet MERCI-CO2 vise à la définition et la mise en place d'un réseau de mesure du CO2 atmosphérique permettant de quantifier l'efficacité des stratégies de réduction des émissions de CO2 prises par les autorités municipales, représentées dans le projet par le ministère de l'Environnement du gouvernement de MC (SEDEMA).
Pour ce faire, nous proposons de mesurer les gradients de concentrations atmosphériques de CO2 dans et autour de MC, de les attribuer aux émissions de CO2 de la ville, et de les combiner avec un modèle de transport atmosphérique 3D afin de réduire l'incertitude sur les émissions de CO2 à l'appui des politiques de réduction prises par les autorités régionales.
Ce projet permettra la mise en place des fondations du futur réseau de surveillance du CO2 à l'échelle de la ville qui sera exploité par la SEDEMA partenaire du projet. En raison de la vaste étendue de MC, la définition du réseau de mesure à même de caractériser les émissions de CO2 est un défi scientifique, et nécessitera plusieurs stations. La solution proposée face au cout prohibitif des instruments à haute précision, est de déployer un réseau de 10 capteurs à bas cout et de précision intermédiaire (LCMP), combinés à 2 instruments à haute précision déjà en place. Les performances des LCMP seront évaluées en conditions réelles à l'aide des instruments précis. Les sites des LCMP seront sélectionnés après analyse des observations existantes de qualité de l'air et des cartes d'émissions de CO2 du SEDEMA. Les nouvelles stations de CO2 seront co-localisées avec les stations de qualité de l'air mesurant déjà CO et NOx, deux polluants co-émis avec le CO2 par la combustion des carburants, suivant des rapports caractéristiques du type d'émission considéré. La combinaison des mesures de CO2, CO et NOx permettra d'identifier la contribution des secteurs d'émission (trafic, résidentiel, industrie) aux émissions totales de CO2.
Les concentrations de CO2 mesurées dans la couche limite au-dessus de la ville avec des capteurs in-situ seront complétées par des mesures de colonnes totales de CO2 par télédétection depuis le sol. Ces mesures des gradients de CO2 entre l'amont et l'aval de MC apporteront une vérification indépendante des émissions de la ville, quand les capteurs in-situ renseignent sur la distribution spatiale et sectorielle des émissions de CO2. Les mesures seront comparées aux simulations d'un modèle de transport 3D haute résolution prescrit par des cartes d'émissions de CO2 à l'échelle de la ville. La comparaison des simulations et des mesures permettra d'abord d'identifier les processus clés de transport atmosphérique, et de possibles hot spot d'émissions. Cette étape nous indiquera les conditions pour lesquelles le modèle performe suffisamment bien pour être utilisé dans une modélisation inverse. L'inversion des gradients de CO2 par une méthode analytique bayésienne permettra alors une estimation indépendante des émissions de MC, qui sera comparée à l'inventaire statistique. Les mesures de colonne de CO2 entre deux sites situés en amont et en aval de la ville fourniront une vérification des sources à l'échelle de la ville.
La recherche proposée par MERCI-CO2 vise à réduire les incertitudes sur les émissions de CO2 de MC, et fournir des informations qui seront prises en compte par les partenaires mexicains. Ce projet bénéficie grandement de l'infrastructure de mesure des polluants existante à MC et du fort intérêt et de l'implication des partenaires mexicains.