Canada-États-Unis Accord sur la qualité de l’air : Rapport d’étape 2016 : Section 3

Coopération et recherche scientifiques et techniques

Inventaires et tendances des émissions

Les États-Unis et le Canada ont mis à jour et amélioré leurs inventaires et leurs projections d'émissions pour plusieurs polluants importants, y compris les MP10, les MP2,5, les COV, les NOx et le SO2, afin de refléter les dernières informations disponibles. Au Canada, les données d’inventaire concernent l’année 2014. Les données sur les émissions des États-Unis sont basées sur l'information sur les tendances nationales et étatiques de l'Inventaire national des émissions de 2014.

La figure 18 montre la répartition des émissions par catégorie de sources pour les COV, les NOx et le SO2. Les observations suivantes peuvent être faites à partir de cette figure :

  • Les émissions canadiennes de SO2 proviennent principalement de l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux, de l’industrie pétrolière en amont et de la production d’électricité au charbon. La contribution relative des installations de production d’électricité est inférieure au Canada en raison de l’importante capacité hydroélectrique et nucléaire en place.
  • Les émissions de SO2 aux États-Unis proviennent principalement de la combustion au charbon dans le secteur de l’énergie électrique et des chaudières industrielles.
  • Au Canada, les véhicules hors route et routiers constituent la plus grande part des émissions de NOx, suivis de l’industrie pétrolière en amont.
  • De même, aux États-Unis, les véhicules hors route et routiers constituent la plus grande part des émissions de NOx, suivis des sources industrielles.
  • Plus de la moitié des émissions totales de COV sont attribuables à l’utilisation de solvants et à des sources industrielles, tant au Canada qu’aux États-Unis.
  • Les figures 19, 20 et 21 montrent les émissions de SO2, de NOx et de COV de 1990 à 2014 au Canada et aux États-Unis, respectivement. Les deux pays ont connu des réductions d’émissions importantes.

Au Canada, les réductions des émissions de SO2 étaient associées à l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux, aux centrales de production d’électricité au charbon et à l’industrie pétrolière en amont. En ce qui concerne les NOx, la réduction des émissions était associée aux centrales de production d’électricité au charbon et aux sources liées au transport. Les réductions de COV étaient associées aux sources liées au transport comme les véhicules routiers et hors route.

Aux États-Unis, les réductions des émissions de SO2 étaient principalement associées à la production d'électricité et à des sources industrielles. Les réductions des émissions de NOx étaient associées au transport routier et hors route et à la production d'électricité. Les réductions des émissions de COV étaient associées au transport routier et hors route ainsi qu’à d'autres sources anthropiques.

Collaboration scientifique

Initiative internationale en matière d’évaluation du modèle de la qualité de l’air

Depuis son début en 2008, l’Initiative internationale en matière d’évaluation du modèle de la qualité de l’air (IIEMQA) est coordonnée par le Centre commun de recherche (CCR) de la Commission européenne et l’EPA. L'objectif principal de ce projet est de promouvoir la collaboration des communautés européennes et nord-américaines de modélisation de la qualité de l'air à l'échelle régionale en matière d'évaluation des modèles de la qualité de l'air. Les éléments clés du processus de l’Initiative sont la tenue d’ateliers dédiés réguliers, l'organisation d'études internationales d'évaluation des modèles et la diffusion des résultats de ces études au moyen de publications évaluées par les pairs.

Figure 18. Émissions américaines et canadiennes par secteur pour les polluants sélectionnés (2014)

Description longue

La figure 18 présente les émissions américaines et canadiennes par secteur pour les polluants sélectionnés en 2014. Elle comprend six diagrammes à secteurs. La figure montre que les émissions de SO2 aux États-Unis proviennent principalement de la combustion du charbon dans le secteur de l’énergie électrique et des chaudières industrielles. Les émissions canadiennes de SO2 proviennent principalement de l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux, de l’industrie pétrolière en amont et de la production d’énergie électrique au charbon. La contribution relative des installations de production d’énergie électrique est inférieure au Canada en raison de l’importante capacité hydroélectrique et nucléaire en place. Au Canada, les véhicules sur route et non routiers constituent la plus grande part des émissions de NOx, suivis de l’industrie pétrolière en amont. De même, aux États-Unis, les émissions des véhicules non routiers et sur route constituent la plus grande part des émissions de NOx, suivis des sources industrielles. Plus de la moitié des émissions totales de COV sont attribuables à l’utilisation de solvants et à des sources industrielles, tant au Canada qu’aux États-Unis.

Remarque :

Les émissions excluent les sources naturelles (biogéniques et incendies de forêt).

* Les pourcentages ayant été arrondis, il se peut que leur somme ne donne pas 100.

Sources : ECCC, 2016; EPA, 2016

Figure 19. Émissions nationales de SO2 aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, de 1990 à 2014

Source : ECCC et EPA , 2016

Description longue

La figure 19 montre les tendances des émissions de SO2 aux États-Unis et au Canada, en millions de tonnes américaines et en millions de tonnes métriques respectivement, de 1990 à 2014. Au Canada, les réductions des émissions de SO2 étaient associées à l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux, aux centrales de production d’énergie électrique au charbon et à l’industrie pétrolière en amont.

Aux États-Unis, les réductions des émissions de SO2 étaient principalement associées à la production d’énergie électrique et à des sources industrielles.

Figure 20. Émissions nationales de NOx aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, de 1990 à 2014

Source : ECCC et EPA , 2016

Description longue

La figure 20 illustre les tendances des émissions de NOx aux États-Unis et au Canada, en millions de tonnes américaines et en millions de tonnes métriques respectivement, de 1990 à 2014. Au Canada, les réductions des émissions de NOx étaient associées aux centrales de production d’énergie électrique au charbon et aux sources liées au transport. Aux États-Unis, les réductions des émissions de NOx étaient associées au transport sur route et non routier ainsi qu’à d’autres sources anthropiques.

Figure 21. Émissions nationales de COV aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, de 1990 à 2014

Source : ECCC et EPA , 2016

Description longue

La figure 21 illustre les tendances des émissions de COV aux États-Unis et au Canada, en millions de tonnes américaines et en millions de tonnes métriques respectivement, de 1990 à 2014. Au Canada, les réductions de COV étaient associées aux sources liées au transport comme les véhicules sur route et non routiers. Aux États-Unis, les réductions des émissions de COV étaient associées au transport sur route et non routier ainsi qu’à d’autres sources anthropiques.

Initiative internationale en matière d’évaluation du modèle de la qualité de l’air

Depuis son début en 2008, l’Initiative internationale en matière d’évaluation du modèle de la qualité de l’air (IIEMQA) est coordonnée par le Centre commun de recherche (CCR) de la Commission européenne et l’EPA. L'objectif principal de ce projet est de promouvoir la collaboration des communautés européennes et nord-américaines de modélisation de la qualité de l'air à l'échelle régionale en matière d'évaluation des modèles de la qualité de l'air. Les éléments clés du processus de l’Initiative sont la tenue d’ateliers dédiés réguliers, l'organisation d'études internationales d'évaluation des modèles et la diffusion des résultats de ces études au moyen de publications évaluées par les pairs.

La phase 2 de l'Initiative a débuté en 2012 et a mis l’accent sur l'application et l'évaluation des modèles en ligne intégrés ou couplés chimie-transport (MCT) et des modèles météorologiques. Il est bien connu que la dynamique et la composition atmosphériques sont interreliées, que les variations de la répartition de la chaleur affectent les propriétés physiques et la circulation atmosphériques et que les propriétés optiques et thermiques de l’atmosphère dépendent de la composition de celle‑ci. Un modèle couplé en ligne est un modèle dans lequel toutes ces boucles de rétroaction sont partiellement ou complètement fermées. Cette approche de modélisation couplée ou intégrée en ligne conduit à un niveau de complexité plus élevé dans le l’élaboration, l'application et l'évaluation de modèles, mais donne en même temps une cohérence intrinsèque aux résultats des modèles.

L'objectif principal de la phase 2 pour l'année 2010 était de simuler la qualité de l'air, mais des données mises à jour pour 2006 ont également été préparées pour l'Amérique du Nord afin de faciliter les études d'évaluation dynamique. Un ensemble commun d'émissions anthropiques et de conditions chimiques aux frontières des modèles a été préparé et utilisé par tous les groupes de modélisation. Plus de 20 groupes ont participé à ce projet, y compris l'EPA et ECCC. Le CCR et ECCC ont recueilli, compilé et harmonisé une quantité imposante de données de surveillance et d'observation pour l'évaluation des modèles. L'ensemble de la communauté des participants s’est partagé le travail d'analyse des résultats des modèles et la comparaison avec les observations. Plus de 24 articles ont été publiés dans un numéro spécial d’Atmospheric Environment. Des chercheurs de l'EPA et d’ECCC étaient coauteurs de quatorze de ces articles, dont six articles à titre d’auteurs principaux. L’ensemble des travaux contenus dans ce numéro spécial représente une première étape dans l'évaluation systématique des systèmes de modélisation couplés en ligne par une approche d’intercomparaison multimodèle. Une des principales recommandations est de mettre l’accent sur des simulations de sensibilité axées sur des processus à plus courte durée dans les travaux futurs afin de mieux comparer les représentations de processus et les méthodologies de couplage des modèles. Une autre conclusion importante a été que la variabilité intermodèle est généralement plus élevée que les effets de rétroaction simulés avec un modèle donné. Cela implique que des facteurs autres que les effets de rétroaction tels que les émissions, les conditions aux frontières et les représentations de processus chimiques ou du transport demeurent les facteurs déterminants clés du rendement global des modèles. On a cependant jugé que, dans un modèle donné, les effets de rétroaction peuvent améliorer les prévisions météorologiques et les prévisions des concentrations de substances chimiques, spécialement dans des épisodes particuliers, et représentent donc une orientation qui pourrait se révéler fructueuse pour les recherches futures.

Au nombre des autres conclusions importantes de la phase 2 de l'Initiative figurent les suivantes :

  • Il est important d'inclure les interactions entre les conditions météorologiques et la composition chimique de l’atmosphère (en particulier les aérosols et l'ozone) dans les modèles couplés
    en ligne;
  • Les effets indirects et directs des aérosols se neutralisent souvent – les effets directs sont plus faibles sur une échelle annuelle;
  • L'effet indirect des aérosols (ajout de la microphysique des nuages) est une des principales causes des différences entre les modèles;
  • La représentation des effets indirects des aérosols est incomplète voire médiocre et doit être développée et améliorée dans les modèles couplés en ligne.

Une découverte clé de la Phase 2 de l'Initiative (ainsi que des simulations antérieures du modèle global du Groupe de travail sur le transport hémisphérique des polluants atmosphériques [TF-HTAP]) a été que le  transport planétaire de certains polluants peut exercer une influence saisonnière importante sur les concentrations simulées à l’échelle régionale. L'influence des concentrations de fond à l'échelle mondiale sur les simulations de la qualité de l'air à l'échelle régionale est l'axe principal de la prochaine phase de l’Initiative qui contribuera aux activités du TF-HTAP. L'EPA participe activement aux travaux de phase 3 de l'Initiative qui sont en cours.  

Évaluation globale de la chimie des précipitations et des dépôts

Le dépôt atmosphérique d'azote, de soufre et d'autres espèces chimiques à la surface est une voie d'exposition importante qui peut contribuer à la dégradation de la qualité de l'air, des sols et de l'eau et affecter les bénéfices que les humains peuvent retirer des écosystèmes. Il est nécessaire de comprendre les processus et les résultats associés aux dépôts atmosphériques pour caractériser le progrès accompli en vue d'atteindre les objectifs de réduction des dépôts atmosphériques aux États-Unis et au Canada.

Les scientifiques de l'EPA participent activement au Comité scientifique sur les dépôts totaux (Total Deposition [TDEP] Science Committee) du National Atmospheric Deposition Program (NADP). La mission du TDEP est d'améliorer les estimations des dépôts atmosphériques en faisant progresser la science de la mesure et de la modélisation des dépôts atmosphériques humides, secs et totaux d'espèces comme le soufre, l'azote et le mercure. Le TDEP fournit un forum pour l'échange d'information sur les problèmes actuels et émergents dans un vaste contexte multiorganisationnel regroupant des scientifiques de l'atmosphère, des scientifiques de l'écosystème, des gestionnaires de ressources et des décideurs. L'un des objectifs du Comité scientifique du TDEP du NADP est de fournir des estimations du dépôt total de soufre et d'azote qui seront utilisées dans les évaluations des charges critiques et d'autres évaluations, lorsque la charge des polluants entraîne l'acidification et l'eutrophisation des écosystèmes.

Les valeurs maillées du dépôt total fournies par le TDEP ont été calculées en utilisant une méthode hybride qui combine la concentration atmosphérique mesurée et les données de dépôt humide avec des estimations modélisées de la concentration atmosphérique non mesurée et les vitesses de dépôt. Les valeurs de dépôt humide sont obtenues à partir de la combinaison des valeurs mesurées de la composition chimique des précipitations fournies par le National Trends Network (NTN) et des estimations de précipitations issues du modèle PRISM (Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model). Les valeurs du dépôt sec sont estimées en combinant les données de concentration atmosphérique du réseau CASTNET (Clean Air Status and Trends Network) et les vitesses de dépôt modélisées. Les données modélisées sont issues du modèle CMAQ (Community Multiscale Air Quality). Les détails de la méthodologie utilisée pour élaborer l'ensemble de données ainsi que les comparaisons de ces données avec d'autres estimations de dépôt sont présentés dans Schwede et Lear (2014). Les données et les cartes se rapportant au dépôt total de soufre et d'azote pour la période 2000‑2015 sont disponibles sur le site Web du NADP.

L'EPA et ECCC se sont concertés pour appliquer la même approche consistant à fusionner les données de mesure et de modélisation des dépôts dans le but de produire des cartes communes des dépôts atmosphériques totaux en Amérique du Nord. Le système d'analyse de dépôt atmosphérique générée par l'interpolation optimale des observations (ADAGIO) développé par ECCC produira des cartes annuelles des dépôts humides, secs et totaux pour le soufre et l'azote. Le RCEPA et le RNSPA fournissent les données d'observation pour les concentrations dans l'air et les précipitations, qui s’ajoutent à celles du NTN et du réseau CASTNET. Le GEM-MACH (modèle global environnemental multi-échelle – modélisation de la qualité de l'air et de la chimie) sert à fournir les estimations modélisées. On s'attend à ce que les premiers résultats d'ADAGIO pour les dépôts totaux d'azote et de soufre en 2010 soient publiés sous peu.

Collaboration concernant les sources mobiles de transport

ECCC et l'EPA collaborent depuis longtemps déjà pour réduire les émissions associées au transport de polluants, soutenus principalement par le cadre de l'Accord. Un plan de travail a été développé pour soutenir cette collaboration continue. L'EPA et ECCC continuent de collaborer étroitement pour harmoniser les normes d'émission et coordonner leur mise en œuvre. Par exemple, l'EPA et ECCC partagent des renseignements et coordonnent étroitement les programmes de vérification de la conformité des véhicules et des moteurs par l’entremise des laboratoires d’Ann Arbor, au Michigan et d’Ottawa, au Canada. L'EPA et ECCC coordonnent également des projets de recherche et d'essai qui guident l'élaboration des règlements. Cette collaboration minimise le chevauchement des essais et améliore l'ampleur de la surveillance de la conformité, ce qui améliore l'efficacité des programmes dans les deux organisations. L'EPA et ECCC se rencontrent régulièrement pour examiner les progrès accomplis à l’égard de leurs initiatives de coordination et pour discuter des possibilités ou des enjeux qui devraient être abordés.

Collaboration concernant les émissions du secteur pétrolier et gazier

En novembre 2015, un plan de travail entre l'EPA et ECCC a été approuvé dans le cadre de l'Accord pour appuyer les initiatives de collaboration visant à réduire des émissions du secteur pétrolier et gazier. Le plan de travail sur le pétrole et le gaz a facilité les discussions techniques en cours entre les deux pays sur un éventail de problèmes liés au pétrole et au gaz, y compris l'élaboration de normes en matière d'équipement, l'application des exigences réglementaires et les émissions associées à l'évacuation et au torchage des gaz, la conception de programmes de détection et de réparation de fuites, la surveillance à la ligne de propriété des raffineries et le partage d'information par des discussions sur WebEx au sujet des programmes d'inventaire de GES et des rapports connexes des deux pays. Le plan de travail a également servi de base pour l'élaboration d'engagements conjoints visant à réduire les émissions de méthane dans le secteur du pétrole et du gaz. La coopération entre le Canada et les États-Unis s'est également étendue à un échange de travail avec un représentant américain de l'EPA qui participera à un programme de bourses de recherche scientifique de l'ambassade en collaboration avec ECCC à l'automne 2016.

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