Characterization of particulate pollution in the urban boundary-layer of Hanoi

Caractérisation de la pollution particulaire dans la couche limite urbaine de Hanoi Cette thèse avait pour but d'améliorer notre compréhension des évènements de pollution sévères en période de mousson du Nord-Est, pendant la période hivernale à Hanoi (Vietnam), et d'en identifier les facteurs clés. La première partie présente les résultats d'une campagne menée de janvier à mars 2019 à Hanoi. La météorologie locale et l'origine des masses d'air ont été étudiées pour observer l'impact de la mousson de Nord-Est (aussi appelée intrusions froides). Le profil de vent et le mélange vertical ont été observés avec un Lidar Doppler, et la structure de la couche limite a été étudiée pour la première fois à Hanoi avec un Lidar élastique. Les résultats montrent que les évènements de forte pollution à Hanoi sont principalement liés au transport à longue distance de polluants en provenance de Chine, auquel s'ajoutent des émissions locales et du transport régional provenant d'autres régions polluées du Vietnam. La hauteur de la couche limite s'est avérée être l'un des principaux facteurs contrôlant la pollution atmosphérique à Hanoi. Les mesures du Lidar élastique ont montré que le maximum journalier de cette hauteur varie entre 700m et 1200 m pendant les jours nuageux peu pollués, mais reste inférieur à 1000 m pendant les jours de forte pollution. La deuxième partie de la thèse a porté sur la période hivernale complète (octobre à mars) pendant la période 2006-2020. Dans un premier temps, les tendances semi-climatiques des émissions de particules en Asie de l'Est et en Asie du Sud-Est continentale ont été étudiées à l'aide du modèle NAAPS qui assimile les observations satellitaires d'épaisseur optique des aérosols (AOD). Cette étude a montré que de l'hiver 2006/07 à l'hiver 2010/11, les panaches de pollution ont été le plus souvent localisés au-dessus de ma péninsule indochinoise, et l'AOD associée aux fumées a permis d'identifier la contribution dominante de la combustion de la biomasse. Par contre, de l'hiver 2011/12 à l'hiver 2019/20, les panaches de pollution ont été principalement observés au-dessus de l'est de la Chine et, dans une moindre mesure, au nord du Vietnam, et l'AOD associée aux sulfates indique que ces panaches provenaient essentiellement d'activités industrielles utilisant la combustion du charbon. Dans un second temps, l'impact de la mousson du nord-est sur l'origine des masses d'air a été étudié à l'aide de rétro-trajectoires (modèle HYSPLIT), avec un groupement en clusters sur les 14 hivers. En temps normal, les masses d'air du nord-est prédominent, ce qui peut apporter de la pollution de l'est de la Chine et de la région industrielle entourant Hanoi (delta du fleuve Rouge). Les épisodes El Niño ont perturbé les trajectoires des masses d'air pendant trois hivers (2014/15, 2015/16 et 2018/19), apportant d'avantage de masses d'air de l'ouest et provoquant ainsi une diminution temporaire de l'AOD associée aux sulfates et une augmentation simultanée de l'AOD associée aux sulfates et une augmentation simultanée de l'AOD associée aux fumées sur Hanoi. Enfin, dans un troisième temps, une méthode de classification des jours d'hiver et de mise en évidence de l'influence des fronts froids sur la variabilité des PM₂.₅ a été construite, en s'appuyant sur le vent local enregistré à Hanoi et l'AOD du modèle NAAPS. Cette classification a permis d'estimer que le transport de pollution sur de longues distances depuis la Chine au début des intrusions froides a provoqué une augmentation moyenne d'environ 30% du niveau de PM₂.₅ à Hanoi. Par ailleurs, la contribution de la pollution locale aux épisodes de pollution les plus graves, qui se produisent lors de la persistance des vagues de froid, a été estimée à environ 40% de la moyenne des PM₂.₅.