Connaissance des émissions gazeuses dans les différentes filières de gestion des effluents porcins

Cet article résume les apports du programme "Porcherie verte" dans la connaissance et la maîtrise des émissions gazeuses intervenant lors des différentes phases de l'élevage porcin. Ces émissions comprennent des gaz à effet de serre, particulièrement le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O), ainsi que l'ammoniac (NH3), nocif pour les animaux et pour l'Homme et qui a un impact sur l'environnement en termes d'acidification et d'eutrophisation. Les émissions de NH3 ont été modélisées pour le cas des bâtiments d'élevage sur caillebottis. Ces émissions peuvent être réduites en diminuant la teneur en protéines de l'aliment distribué aux animaux ou en renouvelant fréquemment le lisier dans les bâtiments. Le traitement biologique du lisier permet aussi de réduire ces émissions, surtout en l'absence de séparation de phases. Le brassage du lisier dans les fosses de stockage les favorise au contraire. Les émissions de NH3 varient fortement en fonction du substrat utilisé pour la litière et de son mode de conduite. Pendant le compostage, elles dépendent aussi fortement des caractéristiques initiales du substrat composté, mais aussi de la technique utilisée. Les émissions de N2O sont en général plus élevées avec de la litière que sur caillebotis, mais il y a de très fortes variations en fonction de son mode de conduite. Le compostage peut aussi conduire à des émissions de N2O, tout particulièrement s'il est pratiqué en couche mince. Lors du traitement biologique des lisiers, ces émissions sont assez faibles mais dépendent de la technique d'aération utilisée. Dans le sol, les émissions de N2O ne sont pas plus importantes après apports d'effluents animaux qu'après apports de fertilisants minéraux et restent difficiles à quantifier. Les émissions de CH4 sont plus faibles sur litière que sur caillebotis. Elles sont faibles également lors du compostage, sauf s'il est réalisé en couche mince. Le traitement biologique du lisier conduit à une forte réduction des émissions par rapport à un simple stockage. Les litières et le compostage ont une excellente image de marque auprès du grand public et sont souvent réputées avoir beaucoup moins d'impact sur l'environnement que le lisier. Nous avons pu montrer cependant qu'elles génèrent en général davantage de gaz à effet de serre, que ce soit de façon directe (émissions de N2O) ou indirecte (gaspillage de fertilisants azotés dont la synthèse est très "énergivore"), et ce d'autant plus que l'on cherche à rogner sur les coûts en augmentant la densité animale ou en diminuant la quantité de paille utilisée comme substrat de compostage. De même, le traitement biologique du lisier, qui semble à première vue avoir un impact favorable puisqu'il conduit à réduire les émissions de NH3 sans trop relarguer de N2O, a en fait un bilan environnemental très défavorable du fait qu'il est très "énergivore" aussi bien directement qu'indirectement (gaspillage de fertilisants). On a là un double transfert de pollution, du sol et de l'eau vers l'atmosphère d'une part, et de l'exploitation vers l'extérieur de l'exploitation d'autre part. (Résumé d'auteur

Connaissance du devenir des éléments à risques dans les différentes filières de gestion des effluents porcins

Cet article résume les apports du programme "Porcherie verte" dans la connaissance et la maîtrise du devenir de l'azote, du phosphore et des éléments traces métalliques qui ont, à des titres divers, un impact sur l'environnement. La diminution de la teneur en protéines de l'aliment permet de réduire fortement les quantités d'azote excrétées par les animaux. Une part importante de l'azote est éliminée sous forme gazeuse lorsque les animaux sont placés sur litière ou lorsque le lisier est composté. L'importance de ces pertes d'azote peut cependant varier fortement selon les techniques utilisées et la nature des substrats. Le traitement biologique abat la majeure partie de l'azote et certains types de stations permettent de capter le reste dans des coproduits potentiellement exportables. La bonne valorisation agronomique des effluents nécessite de bien connaître leur valeur fertilisante azotée, ce que facilite l'approche typologique mise au point dans le cadre du programme. Un certain nombre de leviers alimentaires permettent de diminuer la fraction du phosphore alimentaire qui est excrétée dans les effluents: ajustement des apports alimentaires grâce à une meilleure connaissance des besoins des animaux, amélioration de la digestibilité du phosphore alimentaire par une meilleure connaissance de sa disponibilité dans les diverses matières premières ou via l'adjonction de phytase exogène. Les traitements biologiques avec séparation de phases permettent de capter le phosphore dans des coproduits potentiellement exportables et la valeur fertilisante phosphatée des effluents est en général très élevée et facile à prédire. Les éléments traces métalliques (cuivre et zinc) sont souvent ajoutés dans l'aliment à des concentrations dépassant largement les besoins stricts des animaux (pour éviter les carences) afin de bénéficier de leur effet protecteur vis-à-vis des pathologies digestives. La supplémentation par des éléments traces métalliques est utile pendant la phase de post-sevrage, mais pas au-delà et l'adjonction de phytase microbienne à l'aliment améliore la disponibilité du zinc pour l'animal. Les traitements biologiques avec séparation de phases permettent de capter le zinc et le cuivre dans des coproduits potentiellement exportables. Après épandage, les éléments traces métalliques sont peu mobiles dans le sol alors que les apports au sol excèdent en général largement les capacités d'exportation par les plantes, ce qui peut conduire à des situations de phytotoxicité à plus ou moins long terme. En fin de compte, la manière la plus simple et la plus économique de gérer les effluents d'élevage reste d'utiliser au mieux leur valeur fertilisante, ce qui s'obtient par un bon équilibre entre la quantité d'animaux produits et la capacité des sols à recevoir leurs effluents. En l'absence d'un tel équilibre, l'abattement de l'azote excédentaire par l'utilisation de litières ou par le compostage du lisier a un impact environnemental important alors même que ces solutions ne résolvent rien en termes de phosphore et d'éléments traces métalliques. Les traitements biologiques les plus sophistiqués permettent d'éliminer le phosphore et une partie des éléments traces métalliques dans des coproduits potentiellement exportables, mais ils ont un coût économique et écologique très élevé. (Résumé d'auteur

Diurnal, seasonal, and annual trends in atmospheric CO₂ at southwest London during 2000-2012:Wind sector analysis and comparison with Mace Head, Ireland

In-situ measurements of atmospheric CO have been made at Royal Holloway University of London (RHUL) in Egham (EGH), Surrey, UK from 2000 to 2012. The data were linked to the global scale using NOAA-calibrated gases. Measured CO varies on time scales that range from minutes to inter-annual and annual cycles. Seasonality and pollution episodes occur each year. Diurnal cycles vary with daylight and temperature, which influence the biological cycle of CO and the degree of vertical mixing. Anthropogenic emissions of CO dominate the variability during weekdays when transport cycles are greater than at weekends. Seasonal cycles are driven by temporal variations in biological activity and changes in combustion emissions. Maximum mole fractions (μmol/mol) (henceforth referred to by parts per million, ppm) occur in winter, with minima in late summer. The smallest seasonal amplitude observed, peak to trough, was 17.0ppm CO in 2003, whereas the largest amplitude observed was 27.1ppm CO in 2008.Meteorology can strongly modify the CO mole fractions at different time scales. Analysis of eight 45° wind sectors shows that the highest CO mole fractions were recorded from the E and SE sectors. Lowest mole fractions were observed for air masses from the S and SW. Back-trajectory and meteorological analyses of the data confirm that the dominant sources of CO are anthropogenic emissions from London and SE England. The largest annual rate of increase in the annual average of CO, 3.26ppmyr (

Atmospheric transport and chemistry of trace gases in LMDz5B: evaluation and implications for inverse modelling

Representation of atmospheric transport is a major source of error in the estimation of greenhouse gas sources and sinks by inverse modelling. Here we assess the impact on trace gas mole fractions of the new physical parameterizations recently implemented in the atmospheric global climate model LMDz to improve vertical diffusion, mesoscale mixing by thermal plumes in the planetary boundary layer (PBL), and deep convection in the troposphere. At the same time, the horizontal and vertical resolution of the model used in the inverse system has been increased. The aim of this paper is to evaluate the impact of these developments on the representation of trace gas transport and chemistry, and to anticipate the implications for inversions of greenhouse gas emissions using such an updated model. Comparison of a one-dimensional version of LMDz with large eddy simulations shows that the thermal scheme simulates shallow convective tracer transport in the PBL over land very efficiently, and much better than previous versions of the model. This result is confirmed in three-dimensional simulations, by a much improved reproduction of the radon-222 diurnal cycle. However, the enhanced dynamics of tracer concentrations induces a stronger sensitivity of the new LMDz configuration to external meteorological forcings. At larger scales, the inter-hemispheric exchange is slightly slower when using the new version of the model, bringing them closer to observations. The increase in the vertical resolution (from 19 to 39 layers) significantly improves the representation of stratosphere/troposphere exchange. Furthermore, changes in atmospheric thermodynamic variables, such as temperature, due to changes in the PBL mixing modify chemical reaction rates, which perturb chemical equilibriums of reactive trace gases. One implication of LMDz model developments for future inversions of greenhouse gas emissions is the ability of the updated system to assimilate a larger amount of high-frequency data sampled at high-variability stations. Others implications are discussed at the end of the paper

Diagnòstic, definició estratègica i proposta funcional del conjunt d'edificis i jardins del llegat Julio Muñoz Ramonet

Sol·licitant de l'informe: Fundació Julio Muñoz Ramone

Reference procedures for the measurement of gaseous emissions from livestock houses and stores of animal manure.

In the ten years before the EMILI 2012 symposium, gaseous losses from animal farms became increasingly important in the m edia. The paradox of this tendency was the great number of publications, scientific or not, even though the emissions of most animal farms had never been measured. Therefor e, the development of reference tools to measure greenhouse gas and ammonia emissio ns was important. Such tools allow recognition and remuneration of the best pract ices and equipment. Accordingly, ADEME funded an international project associating several research and development organizations involved with the animal production chain. The project proposed an initial set of 18 procedures to measure ammonia and greenho use gas emissions from animal houses and manure stores. These were adapted to the diversity of animal farms found throughout the world. Some methods were compared duri ng a ?building? and a ?liquid manure? experiment. Results showed a high difference among methods (ca. 80%), much higher than the estimated uncertainty. Associat ing independent emission measurements, together with a mass balance of the system, is necessary for the reliability of further results. However, previously published references lack uncertainty estimates of measurements that conform to GUM 2008. In the coming years, this is one of the major concerns for measuring emission factor s. Uncertainty estimates should depend on the measurand (temporal: hourly, per batch, yearly; spatial: animal, house, national) and include the uncertainties associated with system representativity and temporal interpolation.Edited by Mélynda Hassouna and Nadine Guingand

CO2 surface fluxes at grid point scale estimated from a global 21 year reanalysis of atmospheric measurements

This paper documents a global Bayesian variational inversion of CO2 surface fluxes during the period 1988–2008. Weekly fluxes are estimated on a 3.75° × 2.5° (longitude-latitude) grid throughout the 21 years. The assimilated observations include 128 station records from three large data sets of surface CO2 mixing ratio measurements. A Monte Carlo approach rigorously quantifies the theoretical uncertainty of the inverted fluxes at various space and time scales, which is particularly important for proper interpretation of the inverted fluxes. Fluxes are evaluated indirectly against two independent CO2 vertical profile data sets constructed from aircraft measurements in the boundary layer and in the free troposphere. The skill of the inversion is evaluated by the improvement brought over a simple benchmark flux estimation based on the observed atmospheric growth rate. Our error analysis indicates that the carbon budget from the inversion should be more accurate than the a priori carbon budget by 20% to 60% for terrestrial fluxes aggregated at the scale of subcontinental regions in the Northern Hemisphere and over a year, but the inversion cannot clearly distinguish between the regional carbon budgets within a continent. On the basis of the independent observations, the inversion is seen to improve the fluxes compared to the benchmark: the atmospheric simulation of CO2 with the Bayesian inversion method is better by about 1 ppm than the benchmark in the free troposphere, despite possible systematic transport errors. The inversion achieves this improvement by changing the regional fluxes over land at the seasonal and at the interannual time scales.This work was performed using HPC resources from GENCI‐ (CCRT/CINES/IDRIS; grant 2009‐ t2009012201). It was cofunded by the European Commission under the EU Seventh Research Framework Programme (grant agreements 212196, COCOS, and 218793, MACC)

Maïdo observatory: a new high-altitude station facility at Reunion Island (21° S, 55° E) for long-term atmospheric remote sensing and in situ measurements

Since the nineties, atmospheric measurement systems have been deployed at Reunion Island, mainly for monitoring the atmospheric composition in the framework of NDSC/NDACC (Network for the Detection of <i>Stratospheric</i> Change/Network for the Detection of Atmospheric Composition Change). The location of Reunion Island presents a great interest because there are very few multi-instrumented stations in the tropics and particularly in the southern hemisphere. In 2012, a new observatory was commissioned in Maïdo at 2200 m above sea level: it hosts various instruments for atmospheric measurements, including lidar systems, spectro-radiometers and in situ gas and aerosol measurements. <br><br> This new high-altitude Maïdo station provides an opportunity:<br> 1. to improve the performance of the optical instruments above the marine boundary layer, and to open new perspectives on upper troposphere and lower stratosphere studies;<br> 2. to develop in situ measurements of the atmospheric composition for climate change surveys, in a reference site in the tropical/subtropical region of the southern hemisphere;<br> 3. to offer trans-national access to host experiments or measurement campaigns for focused process studies

Global CO2 fluxes inferred from surface air-sample measurements and from TCCON retrievals of the CO2 total column

We present the first estimate of the global distribution of CO2surface fluxes from 14 stations of the Total Carbon Column Observing Network (TCCON). The evaluation of this inversion is based on 1) comparison with the fluxes from a classical inversion of surface air-sample-measurements, and 2) comparison of CO2mixing ratios calculated from the inverted fluxes with independent aircraft measurements made during the two years analyzed here, 2009 and 2010. The former test shows similar seasonal cycles in the northern hemisphere and consistent regional carbon budgets between inversions from the two datasets, even though the TCCON inversion appears to be less precise than the classical inversion. The latter test confirms that the TCCON inversion has improved the quality (i.e., reduced the uncertainty) of the surface fluxes compared to the assumed or prior fluxes. The consistency between the surface-air-sample-based and the TCCON-based inversions despite remaining flaws in transport models opens the possibility of increased accuracy and robustness of flux inversions based on the combination of both data sources and confirms the usefulness of space-borne monitoring of the CO2 column.It was co-funded by the European Commission under the EU Seventh Research Framework Programme (grants agreements 218793, MACC, and 212196, COCOS