Un afflux de pollution en provenance d'Asie dans l'ouest des États-Unis et des vagues de chaleur plus fréquentes dans l'est des États-Unis sont responsables de la persistance du smog dans ces régions au cours du dernier quart de siècle malgré les lois limitant l'émission de produits chimiques générateurs de smog par les tuyaux d'échappement et les usines.

L'étude, dirigé par des chercheurs de l'Université de Princeton et du Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques (GFDL) de la National Oceanic and Atmospheric Administration, souligne l'importance de maintenir des contrôles nationaux des émissions sur les véhicules à moteur, centrales électriques et autres industries à une époque où la pollution est de plus en plus mondiale.

Publié le 1er mars dans la revue Chimie et physique de l'atmosphère , l'étude a examiné les sources de smog, également connu sous le nom d'ozone troposphérique, sur une période allant des années 1980 à nos jours. L'ozone au niveau du sol, qui se distingue de l'ozone de la haute atmosphère qui protège la planète des rayons ultraviolets, est nocif pour la santé humaine, exacerbant les crises d'asthme et provoquant des difficultés respiratoires. Il nuit également aux arbres et aux cultures sensibles.

Malgré une réduction de 50 % des produits chimiques générateurs de smog tels que les oxydes d'azote, communément appelé "NOx", au cours des 25 dernières années, les niveaux d'ozone mesurés dans les zones rurales de l'ouest ont en fait augmenté. Et tandis que l'ozone dans l'est des États-Unis a diminué dans l'ensemble, les niveaux peuvent monter en flèche pendant les vagues de chaleur.

L'étude a retracé l'augmentation de l'ozone dans l'ouest de l'afflux de pollution des pays asiatiques, dont la Chine, Corée du Nord et du Sud, Japon, Inde, et d'autres pays d'Asie du Sud. Collectivement, la région a triplé ses émissions de NOx depuis 1990. Dans l'est des États-Unis, pendant ce temps, les vagues de chaleur, qui sont devenues plus fréquentes au cours des dernières décennies, piègent l'air pollué, conduisant à des escalades temporaires de l'ozone produit localement.

L'étude explique pourquoi les niveaux d'ozone au printemps mesurés dans le parc national de Yellowstone et dans d'autres parcs occidentaux éloignés des zones urbaines ont augmenté au cours du dernier quart de siècle. Selon l'étude, les niveaux d'ozone au printemps dans les parcs nationaux ont augmenté pendant cette période de 5 à 10 parties par milliard (ppb), ce qui est important étant donné que la norme fédérale d'ozone est de 70 ppb.

L'afflux de pollution en provenance d'Asie pourrait rendre difficile pour ces zones de se conformer aux normes fédérales sur l'ozone, selon les auteurs de l'étude. "L'augmentation de l'ozone de fond due à l'augmentation des émissions asiatiques laisse moins de place à la production locale d'ozone avant que la norme fédérale ne soit violée, " a déclaré l'auteur principal Meiyun Lin, chercheur au programme en sciences atmosphériques et océaniques de l'Université de Princeton et scientifique au GFDL.

Les co-auteurs de Lin étaient Larry Horowitz, également de la GFDL; Richard Payton et Gail Tonnesen de l'Environmental Protection Agency des États-Unis ; et Arlene Fiore de l'Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty et du Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université de Columbia.

En utilisant des mesures d'ozone combinées avec des modèles climatiques développés au GFDL, les auteurs ont identifié la pollution en provenance d'Asie comme étant le moteur de la montée de l'ozone dans les parcs nationaux de l'ouest des États-Unis au printemps, lorsque les vents et les conditions météorologiques poussent la pollution asiatique à travers l'océan Pacifique. En été, lorsque ces conditions météorologiques s'atténuent, les niveaux d'ozone dans les parcs nationaux sont toujours au-dessus de ce à quoi on pourrait s'attendre compte tenu des réductions américaines des précurseurs de l'ozone.

Alors que l'on sait depuis plus d'une décennie que la pollution asiatique contribue aux niveaux d'ozone aux États-Unis, cette étude est l'une des premières à catégoriser dans quelle mesure les émissions asiatiques croissantes contribuent à l'ozone américain, selon Lin.

Dans l'est des États-Unis, où la pollution asiatique est un contributeur mineur au smog, Les contrôles des émissions de NOx ont réussi à réduire les niveaux d'ozone. Cependant, les périodes de chaleur extrême et de sécheresse peuvent piéger la pollution dans la région, aggraver les mauvaises journées d'ozone. Les réductions régionales des émissions de NOx ont atténué l'accumulation d'ozone lors des récentes vagues de chaleur de 2011 et 2012, par rapport aux vagues de chaleur antérieures comme en 1988 et 1999. Comme les vagues de chaleur semblent augmenter en raison du changement climatique mondial, le smog dans l'est des États-Unis est susceptible de s'aggraver, selon l'étude.

Les modèles climatiques tels que ceux développés au GFDL peuvent aider les chercheurs à prédire les niveaux futurs de smog, permettant des analyses coûts-avantages pour des mesures coûteuses de lutte contre la pollution. Les chercheurs ont comparé les résultats d'un modèle appelé GFDL-AM3 aux mesures d'ozone des stations de surveillance au cours des 35 dernières années, de 1980 à 2014.

Des études antérieures utilisant des modèles mondiaux correspondaient mal aux augmentations d'ozone mesurées dans les parcs nationaux de l'Ouest. Lin et ses co-auteurs ont pu faire correspondre les mesures en réduisant leur analyse aux jours où le flux d'air provient principalement de l'océan Pacifique.

La modélisation des sources de pollution de l'air peut aider à expliquer d'où vient l'ozone mesuré dans les parcs nationaux, expliqua Lin. "Le modèle nous permet de diviser la pollution de l'air observée en composants entraînés par différentes sources, " elle a dit.

L'équipe a également examiné d'autres contributeurs à l'ozone troposphérique, comme le méthane mondial provenant du bétail et des incendies de forêt. Les émissions des incendies de forêt ont contribué à moins de 10 % et le méthane à environ 15 % de l'augmentation de l'ozone dans l'ouest des États-Unis, alors que la pollution de l'air en Asie a contribué jusqu'à 65 pour cent.

Ces nouvelles découvertes suggèrent qu'une perspective mondiale est nécessaire lors de la conception d'une stratégie pour atteindre les objectifs américains de qualité de l'air en matière d'ozone, dit Lin.

L'effet négatif de la pollution importée sur la capacité des États-Unis à atteindre leurs objectifs de qualité de l'air n'est pas totalement inattendu, selon Owen Cooper, chercheur principal à l'Université du Colorado et au Laboratoire de recherche sur le système terrestre de la NOAA, qui connaît l'étude en cours mais n'y participe pas directement. "Il y a vingt ans, les scientifiques ont d'abord spéculé que l'augmentation des émissions asiatiques compenserait un jour une partie des réductions d'ozone nationales des États-Unis, " Cooper a déclaré. "Cette étude tire parti de plus de 25 ans d'observations et de simulations rétrospectives détaillées pour démontrer de manière exhaustive que ces premières prédictions étaient exactes."