Confinement et qualité de l'air : la pollution au dioxyde d'azote en baisse dans les plus grandes villes françaises

Estimer et quantifier l’impact des mesures de confinement n’est pas aisé, car la qualité de l’air dépend non seulement des émissions de polluants qui s’accumulent dans l’atmosphère, mais aussi des conditions météorologiques qui favorisent plus ou moins leur dispersion. Ainsi, les niveaux de pollution varient d’une journée à l’autre. Cette variabilité météorologique ne permet pas d’établir de « valeurs de référence » auxquelles comparer les observations afin de quantifier les effets des mesures de restriction.

La modélisation peut cependant apporter ces réponses. C’est à cette fin que l’Ineris a mené une analyse reposant sur les outils de simulation du système national PREv’air de prévision de la qualité de l’air (www.prevair.org). Cette analyse a montré que les concentrations de dioxyde d’azote, très largement émis par le trafic routier et les activités industrielles, étaient inférieures de près de 50% en moyenne dans les plus grandes villes françaises, par rapport aux niveaux attendus.

Comment la simulation numérique a -t-elle permis d’arriver à cette conclusion ?

L’analyse consiste en la comparaison des prévisions du modèle de qualité de l’air établies sur la base de données d’émissions moyennes de polluants (qui ne prennent donc pas en compte les réductions induites par les mesures de confinement), avec des simulations corrigées réalisées a posteriori qui intègrent les données d’observation produites par les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA).
La courbe ci-dessous illustre cette comparaison, établie comme une moyenne sur les 100 plus grandes villes françaises, depuis début mars 2020. Elle montre une excellente correspondance entre les prévisions et les simulations corrigées jusqu’au 12 mars 2020. Au-delà de cette date, les courbes divergent, démontrant que les données d’émissions utilisées dans le modèle de prévisions ne correspondent plus à la réalité observée. Selon les observations, les niveaux des concentrations de fond de dioxyde d’azote (NO₂) ont atteint un maximum de 25 µg/m³ le 18 mars 2020, alors qu’un niveau de 50 µg/m³ était prévu par le modèle (sans prendre en compte l’impact du confinement).
En résumé, le confinement a donc eu pour effet de diviser par deux la pollution au dioxyde d’azote des 100 plus grandes villes françaises.

Figure 1 : concentrations de fond de NO₂ (µg/m³) en moyenne sur les 100 plus grandes villes françaises. La courbe noire indique les concentrations prévues sans prendre en compte l’impact des mesures de confinement. La courbe rouge est une simulation corrigée avec les mesures constatées sur le terrain. L’écart observé après le 12 mars 2020 est imputé aux mesures de confinement qui ont contribué à diviser par deux la pollution au dioxyde d’azote.

Cet effet est aussi visible à l’échelle nationale sur la cartographie de l’anomalie de NO₂ (en µg/m³) entre observations et prévisions, moyennée entre les 15 et 24 mars 2020.
Cette carte montre logiquement une différence plus prononcée dans les zones urbaines où les émissions d’oxydes d’azote sont usuellement plus importantes.
La réduction des activités humaines pendant la période de confinement aurait donc conduit à réduire les concentrations de fond de dioxyde d’azote de 10 à 20 µg/m³ dans de nombreux centres urbains, ce qui correspond à une réduction de près de 50% dans les centres urbains.
Ce diagnostic n’a pas encore pu être étendu aux particules fines. En effet, les concentrations atmosphériques en particules résultent de transformations chimiques beaucoup plus complexes que celles qui influencent les concentrations d’oxydes d’azote (voir encadré ci-dessous). Elles impliquent aussi d’autres sources dont les émissions ne vont pas être réduites par le confinement, telles que  l’agriculture et le chauffage résidentiel.

Figure 2 : écart entre concentrations de fond de NO₂ (µg/m³) prévues et constatées entre les 15 et 24 mars 2020. De fortes réductions sont identifiées sur l’ensemble du territoire, en particulier sur les zones urbaines.

Les sources de dioxyde d’azote
Le dioxyde d’azote (NO₂) est un polluant à courte durée de vie : il reste dans l’atmosphère généralement moins d’un jour, avant de se déposer ou d’interagir avec d’autres gaz dans l’atmosphère. Ainsi, les concentrations atmosphériques de NO₂ sont influencées par les sources de proximité : transport, production d’énergie, chauffage domestique, activités industrielles, pour ce qui concerne les sources d’origine humaine. Ces émissions ont une forte variabilité selon les moments de la journée ou les jours de la semaine.