Towards improved source apportionment of anthropogenic methane sources

Vers une répartition améliorée des sources de méthane anthropique Le méthane a la deuxième plus grande contribution à au forçage radiatif global des gaz à effet de serre anthropiques. Après une période de stabilité, son taux de croissance atmosphérique a augmenté rapidement depuis 2007. Les émissions anthropiques de méthane ont un potentiel important d'atténuation ce qui encourage les efforts visant à réduire ses émissions conformément à l'accord de Paris. Toutefois, beaucoup d’incertitudes demeurent concernant la contribution de différentes sources de méthane, les processus et les estimations des émissions, même à une échelle locale ; ce qui entrave la mise en œuvre efficace des stratégies d'atténuation du méthane. Jusqu’à maintenant, de nombreuses études ont été réalisées pour mesurer les flux globaux de méthane, la répartition et la caractérisation des sources de méthane par région mais les processus doivent encore être mieux déterminés.Cette thèse présente et applique des méthodes pour caractériser les différentes sources de CH4 présentes dans les mesures de l'air ambiant des sites industriels et développe des outils ciblés pour répondre à cette question. Le premier chapitre traite des améliorations apportées à un instrument CRDS fréquemment déployé pour les mesures de CH4 et de δ13CH4. Nous proposons un schéma d'étalonnage pour corriger les interférences C2H6 sur δ13CH4 et permettre des mesures fiables de C2H6. Les résultats de ces travaux sont ensuite utilisés pour explorer la valeur ajoutée sur les données de la mise en œuvre de cette méthode sur une station de compresseur de gaz naturel, où une forte corrélation de C2H6 et de CH4 est normalement attendue. Le deuxième chapitre poursuit la caractérisation des sources de CH4 sur le même site mais porte plus sur l'application et la comparaison des différentes méthodes de répartition des sources. Les contributions des sources de CH4 et composés organiques volatils (COV) sont explorées selon la méthode de l'analyse isotopique, de l'analyse des séries temporelles multi-espèces à l’aide de modèles source-récepteur (PCA et PMF), des données météorologiques et des échantillons directs de gaz naturel. Le troisième chapitre présente une utilisation des méthodes de répartition des sources de CH4 sur les mesures ambiantes des sources de CH4 biogénique dans la région Ile de France et aide ainsi à compléter l'étude des sources anthropiques de CH4 les plus pertinentes.Cette thèse identifie et documente les signatures en δ13CH4 de différentes sources de CH4 sur des environnements contrastés à proximité de fermes d’élevage intensif, de stations d’épuration des eaux usées, de décharges d’enfouissement des déchets ou encore de sites de compression du gaz naturel, et étudie leur variabilité spatiale et temporelle pour faciliter la contrainte des émissions. Les résultats obtenus suggèrent que l’identification de différentes sources biogéniques et thermogéniques avec le δ13CH4 est robuste et adaptable à une grande diversité d’environnements. L'utilisation d'une combinaison d'outils est idéale pour étudier la variabilité à court terme et long terme. Cette thèse présente différentes utilisations de ces nouveaux outils pour diriger les investigations des émissions anthropiques de méthane et sont la base pour de futurs travaux dans ce domaine.