Breathing easy

Une bouffée d'air frais

Des chercheurs de l'Université York travaillent à mettre au point de meilleures méthodes de prévision de la qualité de l'air qui, espèrent-ils, aideront les Canadiens à éviter certains problèmes de santé
1 novembre 2005

Quel est le sujet de conversation préféré des Canadiens? La météo.

Citoyens d’un pays où les extrêmes météorologiques sont la règle, nous savons employer un vocabulaire riche et varié pour parler de notre sujet de prédilection. Ces jours-ci, ce vocabulaire s’étoffe encore, car un nouveau facteur atmosphérique fait de plus en plus jaser : la qualité de l’air.

De Vancouver à St. John’s, les expressions « épisodes de smog », « présence de particules dans l’air » et « ozone au sol » font maintenant partie du vocabulaire courant. Et pour cause : ces polluants portent atteinte à la santé de millions de Canadiens et occasionnent chaque année des milliers de décès prématurés.

Jusqu’à maintenant, les techniques de prévision météorologique existantes ne permettaient pas de fournir à la population tous les renseignements voulus sur la qualité de l’air. Cette situation va bientôt changer. D’ici peu, nos concitoyens pourront parler du même souffle des conditions météo et de la qualité de l’air, grâce à de nouvelles prévisions environnementales très précises qui combineront prévisions météorologiques et prévisions quotidiennes de la qualité de l’air. Des chercheurs de l’Université York travaillent actuellement à mettre au point des modèles et des techniques informatiques de prévision de la qualité de l’air qui seront au cœur de ce nouveau type de prévisions.

« Nous cherchons à intégrer nos nouveaux modèles de prévision de la qualité de l’air aux outils de prévision météorologique existants en vue de créer des modèles couplés », indique John McConnell, scientifique spécialiste de l’atmosphère au Département des sciences de la terre, des sciences spatiales et du génie de l’Université York.

La capacité des chercheurs à prévoir la qualité de l’air demeure actuellement bien en deçà de la précision atteinte en matière de prévisions météorologiques. Ainsi, alors qu’Environnement Canada peut prédire les conditions météorologiques pour une période de cinq jours, son indice de la qualité de l’air ne s’applique qu’à la journée même, et s’appuie bien davantage sur des observations directes que sur des prévisions.

La prochaine génération de modèles de prévision de la qualité de l’air se fondera sur les décennies d’expérience accumulées par les scientifiques canadiens dans le domaine du développement de modèles de prévisions météorologiques. Ces deux genres de prévisions reposent sur des modèles numériques perfectionnés des processus atmosphériques et chimiques. Exploiter ces modèles pour simuler l’évolution des conditions nécessite des ordinateurs très puissants. L’équipe du professeur McConnell mène ses recherches au moyen d’un nouveau superordinateur IBM comparable à l’ordinateur civil le plus puissant employé par le gouvernement, qui est celui du Service météorologique du Canada (SMC) qu’utilisent les météorologues de Dorval, au Québec. Le nouveau modèle de prévision de la qualité de l’air actuellement élaboré par cette équipe en collaboration étroite avec les chercheurs du SMC sera, à l’avenant, une super version des modèles de prévision actuels.

« La qualité de l’air ne se résume pas aux seules questions des pluies acides, de l’ozone ou des matières particulaires prises séparément, indique John McConnell. Tous ces paramètres sont importants et, dans une certaine mesure, interreliés. Il est donc nécessaire de disposer de modèles exhaustifs capables de prendre en compte tous les problèmes simultanément dans un seul et même environnement. »

En plus d’englober une gamme élargie d’éléments chimiques, le nouveau modèle de prévision de la qualité de l’air peut également prendre en compte les phénomènes à l’échelle mondiale. Il se fonde sur le modèle GEM (pour Global Environnemental Multiscale) du SMC, celui-là même qui est utilisé pour les prévisions météorologiques. « L’une des lacunes du cadre prévisionnel existant, en matière de qualité de l’air, provient de ce qu’il ne tient pas compte de la migration des polluants de source éloignée », souligne Richard Ménard, chercheur à la Direction de la recherche sur la qualité de l’air du SMC et collaborateur clé de John McConnell dans le cadre des travaux d’élaboration du modèle prévisionnel de qualité de l’air.

Le nouveau modèle se tourne également vers le ciel pour trouver des solutions. Pour la première fois, au Canada, un modèle exploitera les données provenant de satellites. De plus, il intégrera les données recueillies par l’intermédiaire du Réseau de photomètres solaires canadien, un réseau de détecteurs de pollution au sol auquel on a apporté de récentes améliorations.

D’ici quelques années, cette combinaison unique de données donnera accès à un nouveau genre de prévisions environnementales qui permettront aux Canadiens de mieux se protéger contre la pollution de l’air et de contribuer à la réduire.

Retombées

Au Canada, l’été 2005 aura été catastrophique en matière de qualité de l’air. Dans les villes, d’un bout à l’autre du pays, la pollution a atteint des niveaux record. Toronto, la plus grande agglomération du Canada, a enregistré un nombre sans précédent de jours de smog. En plus d’affecter les citadins, la brume toxique s’est étendue sur un territoire plus grand que jamais de l’Ontario — et a donc touché un nombre inégalé d’individus.

« Nous ne faisons que commencer à comprendre comment la pollution affecte notre santé », dit John McConnell qui, avec son équipe de l’Université York, fait figure de pionnier dans l’élaboration de modèles informatiques perfectionnés visant à prédire la qualité de l’air et à comprendre les phénomènes à l’œuvre dans ce domaine.

En juin 2005, l’Ontario Medical Association prévoyait que 17 000 Ontariens seraient hospitalisés en 2005 par suite de la présence de polluants dans l’air. Pis encore, elle prévoyait que 5 800 personnes mourraient prématurément, et que la mauvaise qualité de l’air entraînerait des coûts d’environ un milliard de dollars en salaires perdus et en soins de santé.

Compte tenu de ces coûts humains et financiers sans cesse croissants, il devient impératif de prévoir de façon précise la qualité de l’air, afin que les Canadiens puissent prendre les mesures de prévention et de protection nécessaires. « Les nouveaux modèles de qualité de l’air que nous mettons au point augmenteront de façon notable la prévisibilité de la chimie atmosphérique », souligne Richard Ménard du Service météorologique du Canada (SMC).

Le modèle mis au point par l’Université York avec la collaboration du SMC fournira également aux épidémiologistes des données plus précises sur la distribution dans l’air des différentes particules. Il y a 30 ans, souligne le professeur McConnell, la mauvaise qualité de l’air était associée à la présence de grosses particules visibles en suspension, comme les particules de suie émanant d’appareils de chauffage au charbon. Aujourd’hui, l’air est de plus en plus saturé de tueurs invisibles. Les nano-particules provenant des gaz d’échappement diesel, par exemple, sont de plus en plus ciblées par les chercheurs en santé comme un facteur responsable des problèmes respiratoires.

« Un outil de modélisation de la qualité de l’air capable de tenir compte des émissions sera précieux pour évaluer les répercussions d’une réduction des émissions de façon plus objective et mieux ciblée que cela n’est possible actuellement », précise le professeur McConnell.

Partenaires

Les recherches menées par le professeur McConnell font appel à un grand nombre de collaborateurs, témoignant ainsi de la complexité des phénomènes liés à la prévision de la qualité de l’air. L’élaboration du modèle de prévision est menée de pair avec le Service météorologique du Canada, un leader mondial en matière de mise au point de modèles informatisés pour la prévision des phénomènes météorologiques, climatiques et environnementaux.

La capacité de prédire la qualité de l’air repose sur la qualité des données utilisées dans l’élaboration du modèle. Pour obtenir les meilleures données possibles, l’équipe de McConnell a uni ses efforts à ceux de James Drummond, de l’Université de Toronto, pour la collecte de données satellites sur les polluants atmosphériques, et à ceux de Norm O’Neill, de l’Université de Sherbrooke, un chef de file dans le domaine de la détection atmosphérique.

Pour en savoir plus

Les recherches menées par John McConnell s’inscrivent dans le cadre du vaste projet de Réseau de modélisation de la qualité de l'air à multiéchelle (MAQNet).

Apprenez-en plus au sujet du Centre météorologique canadien d’Environnement Canada.

Pour un aperçu des principales recherches sur le climat et l’atmosphère au Canada, consultez le site de la Fondation canadienne pour les sciences du climat et de l’atmosphère (FCSCA).

Découvrez le premier instrument d’importance dont s’est doté le Canada pour mesurer la pollution atmosphérique terrestre à partir de l’espace et NASA: TERRA.

Apprenez-en plus au sujet du projet canadien Expérience sur la chimie atmosphérique (ECA).

Le Réseau de photomètres solaires canadien (AEROCAN), qui fait partie intégrante d’un effort de recherche international, fournit de l’information sur les aérosols dans l’atmosphère.

Visitez le site d’Environnement Canada "Branché sur l’air pur".

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