Une étude de la NASA retrace une décennie de pollution atmosphérique à l’ammoniac en Afrique

Une nouvelle étude dirigée par la NASA est la première à documenter l’évolution de l’ammoniac atmosphérique (NH₃) concentrations en Afrique sur une période prolongée. L’ammoniac est un polluant de l’air qui peut entraîner des maladies cardiaques et pulmonaires. Lorsqu’il est présent en excès dans un écosystème, il peut rendre le sol plus acide et entraver la croissance des plantes.

L’ammoniac est émis naturellement par les sols et les feux de végétation, mais les activités agricoles telles que l’élevage du bétail et l’utilisation d’engrais sont également des sources majeures. À mesure que l’agriculture se développe pour répondre aux besoins de populations croissantes, il est probable que les émissions d’ammoniac augmenteront également. Pour créer cette vue actuelle des émissions d’ammoniac, les chercheurs ont utilisé des données satellitaires de 2008 à 2018, identifiant les hausses et les baisses des concentrations d’ammoniac à travers le continent et les causes probables de ces changements.

« Nous avons montré ici que nous pouvons utiliser des données satellitaires pour observer les tendances et surveiller les émissions d’ammoniac dans des régions spécifiques, liées à des activités spécifiques ou à des événements environnementaux », a déclaré Enrico Dammers, scientifique à l’Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée et co- auteur de l’article.

D’ici 2050, la population mondiale devrait atteindre environ 10 milliards de personnes. La population de l’Afrique devrait atteindre 2,5 milliards d’ici là, soit environ le double de ce qu’elle est aujourd’hui. Dans de nombreux pays africains, les gouvernements encouragent l’utilisation d’engrais pour augmenter la production alimentaire. En outre, le brûlage de la biomasse (le brûlage de la végétation vivante ou morte), résultant de processus humains et naturels, est courant en Afrique, où se trouvent environ 70 % de la superficie annuelle mondiale de terres brûlées. Ces facteurs ont fait de l’Afrique un endroit important pour étudier les émissions d’ammoniac, selon le chercheur principal Jonathan Hickman, chercheur à l’Université Columbia et au Goddard Institute for Space Studies de la NASA à New York.

« Ces résultats sont importants à garder à l’esprit alors que le monde connaît une population croissante et d’énormes défis en matière de sécurité alimentaire », a déclaré Hickman. « Comprendre l’évolution des sources d’émissions d’ammoniac d’origine humaine et naturelle est important pour garantir des politiques et des technologies qui favorisent le développement agricole durable. »

Hickman et son équipe ont utilisé des données satellitaires observées par l’interféromètre de sondage atmosphérique infrarouge (IASI) de l’Agence spatiale européenne. L’instrument couvre la planète entière à une résolution d’environ 7,5 sur 7,5 miles (ou 12 sur 12 kilomètres), ce qui permet aux scientifiques d’observer des zones d’intérêt spécifiques.

Leur étude a été publiée aujourd’hui dans la revue Chimie et physique de l’atmosphère.

« Ce document révèle plusieurs histoires distinctes sur la façon dont la qualité de l’air change en réponse à la croissance de l’activité agricole à travers l’Afrique », a déclaré Hickman. Il note trois exemples :

• En Afrique de l’Ouest, la fin de la saison sèche et la combustion de la biomasse correspondaient à des augmentations de la concentration en ammoniac au cours de la période d’étude. Des études antérieures avaient attribué l’augmentation des niveaux d’ammoniac dans cette région à l’utilisation d’engrais. Cependant, cette étude a révélé que l’augmentation est arrivée à un moment où les agriculteurs préparaient leurs terres en les brûlant, mais avant d’avoir ajouté des engrais.
• Dans la région du lac Victoria, l’expansion de la superficie agricole et l’utilisation d’engrais ont entraîné une augmentation de la concentration d’ammoniac au cours de la période d’étude. Les chercheurs ont lié la croissance des concentrations d’ammoniac dans cette région à des données qui suggèrent que les agriculteurs appliquaient plus d’engrais sur les terres agricoles nouvelles et existantes.
• Dans une partie du Soudan du Sud, l’humidité du sol a entraîné une diminution de la concentration d’ammoniac au cours de la période d’étude. Une zone humide de 30 000 kilomètres carrés alimentée par le Nil, appelée Sudd, était la seule région qui a montré une nette diminution de l’ammoniac au cours de la période d’étude. Environ la moitié du Sudd est inondée en permanence. L’autre moitié est une plaine inondable, qui peut ou non être inondée selon le degré d’humidité de l’année. Les chercheurs ont découvert que pendant les années plus sèches, lorsqu’une plus grande partie de la zone humide s’asséchait, les concentrations d’ammoniac augmentaient. Au fur et à mesure que le sol séchait, il émettait naturellement de l’ammoniac. Au cours des années les plus humides, les concentrations d’ammoniac étaient plus faibles.

Au fur et à mesure que l’Afrique étendra ses processus agricoles, a déclaré Hickman, elle verra des concentrations plus élevées d’ammoniac atmosphérique. Des tendances similaires se sont déjà manifestées dans le monde entier. Les émissions d’ammoniac en Afrique sont moins étudiées qu’aux États-Unis, en Europe et en Chine, a ajouté Hickman.

« Les analyses par satellite peuvent aider à combler le fossé de la surveillance, en fournissant des analyses précoces de la façon dont les changements dans l’agriculture et d’autres sources d’ammoniac affectent l’atmosphère », a déclaré Hickman. Il espère continuer à observer les concentrations d’ammoniac à travers le continent à l’avenir, pour voir comment ces tendances changent avec le temps. « Ces études soulignent la nécessité pour l’agriculture de se développer de manière durable. »