Membres de l’équipe

Mes principaux intérêts de recherche sont associés à la caractérisation des composés organiques, de leurs sources d’émission et de leurs processus physico-chimiques dans l’atmosphère. J’ai mis en place diverses techniques de mesures en ligne et hors ligne, déployées au sol et à bord d’avions de recherche. Ces techniques permettent de déterminer les sources d’émission et la composition atmosphérique des phases gazeuses, particulaires et nuageuses, ainsi que leurs interactions. Actuellement, mes recherches portent sur la caractérisation chimique des aérosols, leurs sources d’émission et leurs impacts potentiels sur la chimie atmosphérique et la santé.

L’essentiel de mon travail de recherche est consacré à des développements analytiques pour des mesures chimiques dans l’environnement. Je me suis tout d’abord intéressé aux composés carbonylés (une classe de composés organiques volatils) et appliqué les méthodes développées à la compréhension des échanges de ces composés entre l’air, la neige ou l’eau des nuages. Aujourd’hui je développe des méthodes chimiques destinées à mesurer la capacité des particules présentes dans l’air (PM) à générer un stress oxydatif dans notre organisme. Ces méthodes de mesure dites du « potentiel oxydant » (PO) des PM sont donc destinées à mieux comprendre l’impact sanitaire de ces dernières. Mon enseignement est essentiellement axé sur les thématiques de chimie organique/inorganique et de chimie et pollution atmosphérique.

Mes recherches portent sur l’estimation de l’exposition des personnes aux facteurs environnementaux tels que les vagues de chaleur, la pollution de l’air et la structure urbaine. Le but ultime est de comprendre comment ces expositions affectent la santé et comment les zones urbaines, suburbaines et rurales peuvent s’adapter pour améliorer le bien-être dans le contexte du changement climatique et de l’urbanisation mondiale. Mon projet actuel vise à utiliser l’apprentissage profond pour estimer le potentiel oxydatif des matières particulières ambiantes sur la base d’images satellites.

J’étudie les échanges de composés traces entre l’atmosphère et la neige et leur influence sur les propriétés et le comportement de la neige. Je m’intéresse à l’influence de ces composés traces dans la neige sur les processus climatiques, hydrologiques ou biogéochimiques, principalement dans les régions arctiques. Je suis également le responsable scientifique et technique du LabEx OSUG intitulé Habitabilité dans les mondes changeants.

Les objectifs généraux de ma recherche concernent la compréhension des caractéristiques et des sources des particules atmosphériques. Je développe des outils de caractérisation chimiques (mise en place de nouveaux traceurs et de nouvelles méthodes de mesures), ainsi que des outils de traitement des données adaptés. Ces outils sont ensuite appliqués dans des nombreux projets de recherche appliqués à des environnements variés.

Paolo Laj est un expert en aérosols atmosphériques et se spécialise dans la direction d’infrastructures de recherche européennes pour l’atmosphère. Il participe à la mise en place d’ACTRIS depuis plus de 20 ans. Ses recherches portent sur la variabilité et les tendances de la composition atmosphérique. Il est actuellement membre du comité scientifique de la VAG et de l’OMM et du groupe d’experts AOPC du SMOC. Paolo est actuellement président scientifique de l’ACTRIS et a participé à la mise en place de l’infrastructure de recherche sur les aérosols, les nuages et les gaz à l’état de traces (ACTRIS) en tant que consortium européen d’infrastructure de recherche (ERIC).

Le rôle des aérosols dans le climat terrestre est encore mal quantifié, à plus forte raison dans les régions polaires où les données observées sont rares et localisées. “Comment les aérosols affectent-ils le climat polaire ?”, “Quelles sont les contributions des sources locales et du transport longue distance ?”, sont notamment des questions ouvertes. La modélisation de chimie-transport permet de proposer des réponses à ces interrogations, mais présente aussi des lacunes quant à la représentation de certains processus, notamment les émissions locales d’aérosols d’origine naturelle. L’objectif de mes travaux est d’évaluer et améliorer la performance de ces modèles quant à leur représentation des aérosols marins, afin de mieux contraindre leur role dans la formation des nuages en Arctique et en Antarctique.

Je m’intéresse particulièrement aux effets sanitaires de la pollution de l’air. Ma recherche se concentre sur le potentiel oxydant des particules (PM), la fonction respiratoire des enfants de la cohorte grenobloise SEPAGES (https://cohorte-sepages.fr/), et la composition chimique des particules en air intérieur, en comparaison à l’air extérieur. Ce travail est financé par l’ADEME (Agence de la transition écologique) et l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail).

Mes recherches portent sur la modélisation des interactions entre contamination des sols et changement climatique. L’objectif de mon post-doc (P.I. H. Angot) est de prédire le devenir du mercure (Hg) actuellement piégé dans le permafrost Arctique. En raison du réchauffement de l’Arctique, une partie du permafrost dégèle, engendrant une réactivation de l’activité microbienne et du cycle biogéochimique du Hg. Mon travail consiste à intégrer le cycle du Hg dans un modèle de surface continentale, permettant ainsi d’estimer les principaux flux de Hg (dans l’atmosphère, les rivières, etc.) lors du dégel du permafrost. A terme, cela permettra de mieux prendre en compte les effets environnementaux et sanitaires du Hg et d’affiner les politiques environnementales qui en découlent.

Je suis chargée de communication pour le projet CRiceS, qui a pour ambition d’étendre notre compréhension du changement climatique, en particulier en améliorant les prévisions des modèles concernant le rôle des processus polaires (océans, glace, couverture neigeuse, atmosphère). Je participe à la mise en œuvre du plan de communication/diffusion/engagement (en interne et en externe) du projet. Il vise à augmenter la visibilité du projet, l’expliquer, et partager ses avancées auprès de différents publics : communauté scientifique, grand public, responsables politiques, populations indigènes arctiques, etc.

Mes recherches portent sur l’utilisation de la modélisation pour comprendre et décrire la chimie atmosphérique, la qualité de l’air et les liens avec le changement climatique. Je développe et utilise des modèles 1D de chimie-transport, des modèles régionaux 3D de transport chimique, des modèles météorologiques et des modèles lagrangiens de dispersion des particules, avec un accent particulier sur la compréhension de la chimie atmosphérique dans les régions polaires de la Terre.

Mon domaine de recherche se concentre sur la biogéochimie atmosphérique, avec une spécialisation dans la pollution de l’air et ses effets sur la santé dans les zones urbaines. Le cœur de mon programme de recherche consiste à identifier les sources de pollution et à développer des indicateurs d’exposition à la santé pour prédire la nocivité des aérosols. En examinant la composition et les propriétés des aérosols, je cherche à comprendre leurs sources et leurs mécanismes de formation, ainsi que leur impact sur la qualité de l’air et le bien-être humain. L’un des principaux objectifs de ma recherche est de développer des indicateurs fiables d’exposition à la santé afin d’évaluer la nocivité potentielle des aérosols. Ces indicateurs, basés sur le potentiel oxydatif des aérosols, fournissent des informations précieuses sur les effets respiratoires et les maladies associées résultant de l’exposition aux particules en suspension dans l’air. En quantifiant et en attribuant la contribution des différentes sources de pollution aux effets sur la santé liés au stress oxydatif, nous pouvons hiérarchiser les stratégies d’atténuation et informer les décisions politiques visant à réduire les effets néfastes de la pollution de l’air sur la santé publique. Dans l’ensemble, mes recherches contribuent à faire progresser notre compréhension de la biogéochimie atmosphérique, de la pollution de l’air et de leurs impacts sur la santé humaine en milieu urbain. En élucidant les relations entre les sources de pollution, la composition des aérosols et les effets sur la santé, je vise à fournir des preuves scientifiques qui peuvent soutenir des mesures efficaces pour améliorer la qualité de l’air et protéger la santé publique dans les zones urbaines.

Mes recherches ont évolué au fil des ans, passant de l’étude des sources d’aérosols organiques secondaires dans l’atmosphère à l’évaluation du rôle des dépôts d’aérosols sur la (photo-)chimie de la neige. D’abord dans l’Arctique, et plus récemment dans les Alpes. En particulier, je collabore avec des collègues de l’IGE et de Météo-France (CEN) pour évaluer l’impact des dépôts de poussières atmosphériques d’origine terrigène sur l’albédo de la neige et le phasage de la fonte du manteau neigeux saisonnier. Les dépôts atmosphériques contiennent aussi des espèces azotées, or l’azote est un nutriment essentiel pour les écosystèmes alpins. Je collabore avec des collègues de l’IGE, du LECA et d’EDyTEM sur la plateforme de recherche du Lautaret afin de fournir des contraintes observationnelles sur les flux biogéochimiques (azote et carbone) dans les bassins versants de montagne, en me concentrant sur le dépôt d’aérosols et les échanges surface-atmosphère. Ces activités font partie de l’infrastructure de recherche eLTSER et ICOS-Ecosystème. Je suis par ailleurs Directeur Adjoint de l’OSUG, en charge des liens avec la formation, et Directeur de l’école de recherche ERCA (https://erca-school.eu).

La plupart des modèles utilisés pour prédire l’ozone à l’échelle de l’Arctique ou à l’échelle globale ignorent ou incluent des descriptions simplifiées de la chimie des halogènes. Par exemple, la version distribuée actuelle du modèle régional de recherche et de prévisions météorologiques (WRF) couplé à la chimie (WRF-Chem, https://ruc.noaa.gov/wrf/wrf-chem/) ne comprend pas de description de la chimie des halogènes. WRF-Chem est fréquemment utilisé pour étudier la chimie atmosphérique de l’Arctique (p. ex. Thomas et al., 2013 ; Thomas et al., 2017 ; Marelle et al., 2017). Les prévisions inexactes de l’ozone de la couche limite réduisent considérablement notre capacité à prédire la chimie atmosphérique de l’Arctique. De plus, nous ne savons pas encore comment la chimie atmosphérique est influencée par le recyclage chimique sur les surfaces de glace et de neige, qui changent rapidement dans le contexte du réchauffement de l’Arctique. Cette thèse de doctorat portera sur la modélisation régionale 1D et 3D de la chimie des halogènes dans l’Arctique, en mettant l’accent sur l’amélioration des prévisions de l’ozone de la couche limite. Il s’agira notamment d’identifier les étapes initiales les plus probables pour l’activation des halogènes, d’améliorer la description du recyclage hétérogène des halogènes dans les modèles et de quantifier les impacts en utilisant des études de cas types bien définies. Le travail vise à répondre aux questions scientifiques suivantes : •Quelles sont les régions sources d’émissions qui contribuent à l’activation des halogènes et à l’appauvrissement de la couche d’ozone ? •Quelles combinaisons d’émissions/recyclage du brome et du chlore sur les surfaces (banquise, neige, aérosols) et la dynamique atmosphérique entraînent-elles une activation soutenue du brome et un appauvrissement de l’ozone ? •Quelle combinaison d’émissions/recyclage de surface des halogènes est nécessaire dans un modèle régional 3D pour saisir la nature des événements d’activation du brome et leurs impacts sur l’ozone dans l’Arctique ?.

Mes recherches portent sur les sources de particules atmosphériques (PM) et leur potentiel oxydant (PO) dans le but d’identifier des mesures précises pour réduire de manière significative la pollution atmosphérique et ses impacts sur la santé. J’essaie d’estimer les contributions des sources par une approche intégrée utilisant diverses techniques de modélisation, notamment le modèle Positive Matrix Factorization (PMF) pour déterminer les sources de particules, la régression linéaire multiple et l’analyse par réseau neuronal artificiel à perceptron multicouche pour la déconvolution du PO. J’applique ces méthodes à différents environnements (intérieur/extérieur/ambiant) et typologies (urbain, rural, trafic, etc.). Finalement, j’analyse les associations entre l’exposition aux PM et au PO et divers paramètres de santé.

Ma recherche se focalise sur le transport et les transformations du mercure dans l’atmosphère, aussi que les processus d’échange de mercure entre surfaces, tant terrestres comme aquatiques, et l’atmosphère. Pour mieux comprendre ces processus, je combine des observations de mercure atmosphérique avec des données supplémentaires (par exemple monoxyde de carbone comme traceur de la combustion de biomasse), des techniques de modélisation, et des méthodes statistiques.

Je suis un ingénieur de recherche travaillant sur des travaux d’ingénierie et de développement d’expériences instrumentales et méthodologiques dédiées à l’étude des espèces chimiques atmosphériques (phases gazeuse et particulaire) des zones tropicales aux zones polaires, y compris les secteurs de haute altitude. Mon expertise principale est centrée sur le cycle atmosphérique du contaminant qu’est le mercure (passé, présent, futur), un intérêt scientifique connexe dans le cadre des travaux de la Convention de Minamata, même si je suis aussi profondément impliqué dans les études atmosphériques dédiées aux polluants chimiques globaux. L’idée est de mieux comprendre l’émission (sources), la distribution, le dépôt (puits), c’est-à-dire le comportement des différents composés atmosphériques étudiés. Pour ce faire, je collecte et traite principalement des données d’observation in situ recueillies dans des endroits éloignés. Je suis également en charge de la qualification et de la gestion des données.

Mes recherches portent sur la mesure et l’identification des sources de polluants atmosphériques, en particulier les particules aérosols, sur la base de leurs propriétés physiques et chimiques. Ma thèse de doctorat à l’IGE vise à caractériser l’état de la qualité de l’air dans l’une des zones métropolitaines les plus élevées au monde, la conurbation de La Paz-El Alto (Bolivie). Elle cherche également à identifier les principales sources de particules (PM) dans cette même région, à l’aide de données d’observation et d’outils statistiques, et à faire une première estimation des effets que ces niveaux de pollution ont sur la santé des habitants de ces villes.