Exemple d’une altération du climat résultant de l’activité humaine : Le brouillard à Saint-Maur de 1874 à nos jours

C.-E. Brazier et L. Perdereau, La Météorologie — juillet 1935
Lundi 23 décembre 2019
Nous avons découvert cet article par son résumé, présenté dans La Revue Scientifique du 8 Février 1936 : L’altération des climats en relation avec l’activité humaine . Nous vous en proposons aujourd’hui une transcription réalisée d’après la copie mise en ligne sur gallica

Sommaire.. — Les auteurs étudient l’augmentation du total annuel des jours de brouillard notés à l’Observatoire du Parc-Saint-Maur de 1874 à 1938. Ils trouvent que cette augmentation, qui résulte, en dernière analyse, du peuplement progressif de la presqu’île de Saint-Maur, n’a pas suivi cependant la même loi que l’accroissement de la population. Elle est due à des causes locales qui ont amené la multiplication des particules tenues en suspension par l’atmosphère, particules dont une partie paraît jouir de propriétés hygroscopiques. Le nombre de ces particules s’est fortement multiplié à partir de l’année 1922. Le développement de la circulation automobile dans la région où est situé l’Observatoire ne paraît pas étranger à ce phénomène.

Introduction. — Quand on examine les totaux annuels des jours de brouillard notés à l’Observatoire du Parc-Saint-Maur depuis 1874, on est immédiatement frappé par la forte différence qui existe entre les nombres actuels et ceux qui correspondent aux premières années d’observation : la première moyenne décennale s’élève à quarante-trois jours : la dernière atteint cent un jours.

L’enquête à laquelle nous nous sommes livrés, tant en consultant les archives de l’Observatoire qu’en interrogeant les personnes qui ont participé au service et dont l’une, M. A. Guilhem, entrée dans l’établisse ment en 1894 n’a quitté ses fonctions qu’en 1933, nous permet d’affirmer que cette augmentation ne peut être attribuée à des changements apportés aux méthodes d’observation. On ne peut d’autre part la considérer comme résultant d’une cause atmosphérique générale. Les observations de brouillard faites à Châteaudun ne montrent pas de variation progressive dans la fréquence de ce phénomène [1] et l’augmentation du nombre de jours de brouillard observés à Paris signalée par L. Besson [2], ne paraît pas s’être produite à la même époque ni suivant la même loi.

Il faut donc admettre que, pour des causes qui restent à déterminer mais qui ne peuvent être que locales, la pureté de l’atmosphère de Saint-Maur a subi une notable altération depuis la fondation de l’Observatoire.

Nous nous sommes proposé de rechercher les modalités suivant les quelles cette altération s’est produite, de préciser, le cas échéant, l’époque où elle s’est développée et d’essayer d’obtenir quelques indications sur les causes auxquelles elle doit vraisemblablement être attribuée.

La série d’observations du brouillard faites à l’Observatoire du Parc-Saint-Maur. — Quelques remarques préliminaires s’imposent concernant les données qui nous ont servi de base. D’après les registres de l’observatoire du Parc-Saint-Maur, aussi bien que suivant la tradition transmise oralement au personnel depuis la fondation de cet établissement, on note brouillard quand la visibilité devient inférieure à 1800 m. dans toutes les directions autour de l’observateur. Cette règle est plus facile à énoncer qu’à appliquer d’une manière précise, surtout quand les observations sont faites avant le lever du soleil ou après son coucher. Il est de plus certain que, même en plein jour, lorsque la visibilité est voisine de 1800 m, la part de l’appréciation individuelle devient importante, tel observateur se contentant de noter forte brume alors qu’un autre noterait brouillard léger. Nous avons admis sans discussion les indications portées sur les registres et compté uniquement comme jours de brouillard ceux pour lesquels l’observateur a noté ce phénomène. Il nous a paru, en effet, qu’en cherchant à interpréter les cas douteux, nous risquerions d’ajouter une nouvelle part d’arbitraire à des observations qui, par leur nature même, en comportent déjà une part assez grande.

Sous la réserve des incertitudes introduites par le coefficient personnel de chaque observateur, la série dont nous disposons serait suffisamment homogène si on avait pu conserver l’organisation des observations directes instituée par Renou. De 1874 à 1903, celles-ci ont eu lieu à chaque heure ronde sauf à 2 h. et à 3 h. Les observations nocturnes ayant été supprimées à partir du 1er janvier 1903, les cas de brouillard correspondant aux heures de nuit comprises entre 21 heures, dernière observation de la journée, et 6 heures, première observation de la journée suivante, n’ont plus été notés. En 1921, un nouveau changement d’organisation conduisit à restreindre encore le nombre des observations directes. A partir du 1er avril de cette année, la première eut lieu à 7 h., la dernière à 18 h. ; ce régime a été conservé sans changement jusqu’à maintenant. Il est malheureusement certain que ces deux modifications apportées au service ont eu leur répercussion sur le nombre de jours de brouillard observés.

Une autre imperfection résulte de l’adoption du code Copenhague 1929, d’après lequel, pour les observations synoptiques, on ne doit noter brouillard que lorsque la visibilité est au plus égale à 1000 m. Cette règle que l’on a respectée au Parc-Saint-Maur pour la transmission des observations de 7 heures à l’Office National Météorologique, n’a pas été sans apporter quel que confusion, heureusement passagère, dans la notation des jours de brouillard.

Mais il se trouve que ces défectuosités, tout regrettables qu’elles soient, n’ont pu causer qu’une erreur par défaut sur le nombre des jours de brouillard notés depuis 1903. On peut donc conclure que l’augmentation que nous allons mettre en évidence serait certainement renforcée si elles avaient pu être évitées. Il est d’ailleurs possible d’en atténuer l’influence soit en se bornant à considérer les quatre mois de novembre à février pendant lesquels les brouillards produits par le refroidissement nocturne ne sont pas encore dissipés à 7 heures, soit en n’utilisant que les observations faites à une heure invariable, toujours la même pendant toute la durée de la série. De toute manière, on ne saurait faire état de ces imperfections pour contester l’altération qu’a subie dans ces dernières années l’atmosphère de Saint-Maur.

Les variations du nombre de jours de brouillard observés au Parc-Saint-Maur de 1874 à 1933. — Les totaux annuels des jours de brouillard relevés dans les archives de l’Observatoire du Parc-Saint-Maur figurent dans le Tableau I. On y a ajouté le nombre de jours où ce même phénomène a été noté pendant les quatre mois à cheval sur deux années successives, de novembre à février. Ces totaux sont fort variables d’une année à l’autre ; ils montrent cependant d’une manière indéniable que l’atmosphère de Saint-Maur a perdu au cours des soixante années qu’ils embrassent une bonne partie de la pureté qu’on lui attribuait autrefois. Quelle que soit la cause de l’affaiblissement de la visibilité, qu’il soit produit par des brouillards formés de gouttelettes d’eau en suspension dans l’atmosphère ou simplement par des particules solides suffisamment nombreuses pour troubler la transparence de l’air, on est obligé de reconnaître, si l’on considère les moyennes des cinq premières et des cinq dernières années, que la seconde correspond à un nombre de jours de brouillard trois fois plus grand.

Cette altération de l’atmosphère dans les parages de l’Observatoire ne paraît pas s’être produite d’une manière régulièrement progressive. Les graphiques de la figure 1 suggèrent l’idée qu’elle s’est faite par poussées assez brusques suivies d’un retour en arrière ramenant le nombre de jours de brouillard observé annuellement à une valeur plus faible, mais cependant supérieure à celle qui caractérisait les années précédant la poussée. Les plus remarquables de ces poussées ont eu leurs maxima en 1882, 1908, 1918, et 1928. La plus forte est sans contredit la dernière qui a débuté en 1922 avec quatre-vingt-un jours de brouillard et en a donné en 1928 137, nombre qui dépasse de trois unités le double du maximum observé lors de la première poussée.

L’augmentation des brouillards comparée à l’accroissement de la population. — Une grande partie des manifestations de l’activité humaine ayant pour résultat d’amener dans l’atmosphère des particules qui peuvent servir de noyaux de condensation, il nous a paru intéressant de comparer le nombre des habitants à Saint-Maur fournis par les recensements successifs effectués depuis 1876 avec la moyenne des jours de brouillards observés pendant les cinq années entourant la date de chaque recensement. Le Tableau II reproduit les nombres sur lesquels on s’est basé pour établir les graphiques de la figure 2.

Que l’on considère les totaux annuels ou ceux qui se rapportent aux quatre mois froids, ces graphiques montrent que, tandis que la population a subi en gros un accroissement proportionnel au temps, les moyennes quinquennales des jours de brouillard n’ont fait qu’osciller autour d’une cons tante jusqu’en 1906. C’est seulement à partir de cette date, où le nombre des habitants avait déjà dépassé le triple de ce qu’il était en 1876, que l’on constate une augmentation nette de la fréquence des brouillards, lente d’abord, mais dont la rapidité s’accentue à partir de 1916.

C’est un fait bien connu que les brouillards sont plus fréquents à l’intérieur des villes importantes que dans la campagne avoisinante : il est donc indéniable que le peuplement progressif d’un centre urbain doit être accompagné d’une diminution plus ou moins accentuée de la transparence de l’atmosphère. La loi qui relie cette altération à l’augmentation de la population n’est certainement pas simple : les graphiques de la figure 2 montrent comment les choses se sont passées à Saint-Maur mais il semble difficile d’en tirer quelque hypothèse précise concernant la nature de cette loi.

Variation des conditions hygrométriques accompagnant les cas de brouillard. — L’état hygrométrique moyen n’ayant pas varié sensiblement au Parc-Saint-Maur depuis le début des observations (voir Tableau III), la multiplication du nombre de jours de brouillard ne peut s’expliquer par une augmentation de l’humidité de l’air mais plutôt, vraisemblablement, par un accroissement du nombre des particules en suspension dans l’atmosphère.

Quoique nous ne disposions d’aucune mesure susceptible d’en fournir une preuve directe, il ne paraît cependant pas impossible de démontrer d’une manière indirecte le bien-fondé de cette hypothèse.

En effet, si l’atmosphère ne contient qu’un petit nombre de centres de condensation, l’état hygrométrique 100 pourra être atteint sans qu’il y ait nécessairement brouillard. Si, au contraire, les centres de condensation sont en très grand nombre, les cas de saturation sans brouillard seront beaucoup plus rares. Il pourra même se faire si l’air contient des particules hygroscopiques, que ces particules, augmentant de volume à mesure qu’elles fixent la vapeur d’eau puissent abaisser la visibilité au-dessous de la limite adoptée pour la notation du brouillard, sans que cependant l’hygromètre monte jusqu’au point 100.

Si donc on fait un relevé comportant, d’une part les états hygrométriques mesurés à une heure déterminée pendant un certain mois et, d’autre part, les observations de brouillard faites simultanément, et que l’on répartisse les cas de brouillard d’après les valeurs correspondantes de l’état hygrométrique, il semble que l’augmentation du nombre des noyaux de condensation doit se traduire :

1° Par un accroissement du rapport n/N du nombre n, des cas de brouillard au nombre total, N, des cas où le point 100 a été atteint (les cas de précipitation n’entrant pas, bien entendu, en ligne de compte) ;

2° Par un étalement du nombre des cas de brouillard vers les états hygrométriques décroissants.

Nous avons effectué un relevé de ce genre portant sur les observations faites à 7 h. pendant les mois d’octobre, de décembre et de février de la période 1904-1933. Les résultats étant sensiblement les mêmes pour chacun de ces trois mois,nous n’avons pas cru nécessaire de poursuivre ce travail assez long et fastidieux. Nous en donnons le résumé dans les tableaux IV et V. Les observations faites au moment où se produisait une précipitation appréciable (pluie, neige ou brume) ont été supprimées.

Les nombres que contiennent ces tableaux, tout en confirmant l’exactitude des déductions précédentes, montrent que les brouillards qui sont observés à l’époque actuelle ne sont plus tous de la même nature que ceux qui étaient notés autrefois. Avant la période quinquennale 1914-1918, les cas de brouillard correspondaient pour la plupart (96 pour cent) à la saturation et on n’en trouvait pas pour des valeurs de l’état hygrométrique inférieures à 98 : pratiquement, la saturation de l’air en vapeur d’eau pouvait être considérée à cette époque comme une condition indispensable de la formation du brouillard. Il n’en est plus de même maintenant:entre 1929 et 1933, le nombre des cas de brouillard à 7 h accompagnés d’un état hygrométrique égal à 100 n’est plus que de 30 pour cent et se trouve plus faible que celui (38 pour cent) qui correspond à des humidités inférieures à 97. De plus, le rapport du nombre de fois où la saturation a été atteinte au nombre total d’observations (cas de précipitation défalqués), qui était de 26 pour cent pour l’ensemble des dix années 1904-1913, tombe à 17 pour cent entre 1919 et 1923 et n’est plus que de 12 pour cent pendant les cinq années 1929-1933.

Il faut donc admettre, non seulement que l’atmosphère des environs de l’observatoire contient en suspension un nombre dé particules beaucoup plus important qu’autrefois, mais encore qu’une bonne part d’entre elles possède la propriété de condenser la vapeur d’eau avant que la saturation soit atteinte.

Reste à savoir si l’envahissement de l’atmosphère de Saint-Maur par ces particules a eu lieu d’une manière brusque ou progressive et à fixer, le cas échéant, l’époque à laquelle il se serait produit. Pour obtenir des indications sur ce point, nous nous sommes basés, d’une part, sur la diminution du nombre des cas de saturation sans brouillard, et, d’autre part, sur les valeurs des états hygrométriques les plus bas correspondants à des cas de brouillards. Les deux procédés sont d’accord (Tableau VI) pour indiquer un développement rapide de la pollution dans le courant de l’année 1922. A partir de 1923, en effet, les cas de saturation sans brouillard deviennent presque inexistants et des brouillards sont constatés chaque année pour des indications de l’hygromètre au plus égales à 90. Cette date coïncide avec le début de la dernière poussée révélée par le graphique de la figure 1, poussée dont l’intensité remarquable a été signalée précédemment.

Quelques considérations sur l’origine et la nature des particules que con tient l’atmosphère de Saint-Maur. — Il serait intéressant de connaître l’origine et la nature des particules qui altèrent la pureté de l’atmosphère de Saint-Maur. Mais à cet égard les procédés de la statistique ne peuvent fournir que des indications assez vagues et, faute d’expériences directes, on doit se contenter presque uniquement d’hypothèses. Est-ce la multiplication des fumées émanées des foyers domestiques qu’il faut incriminer ? Doit-on invoquer une augmentation de l’activité industrielle dans les parages de l’Observatoire ? Ne serait-ce pas le développement intense de la traction automobile dans les années qui ont suivi la guerre qui aurait amené et entretiendrait dans les couches d’air où nous respirons de nombreux centres de condensation plus ou moins hygroscopiques fournis tout à la fois par les gaz d’échappement des moteurs et les poussières sou levées par le passage des véhicules ? Toutes ces causes doivent avoir eu leur part dans l’altération que nous avons mise en évidence. Essayons de les classer par ordre d’importance.

Si la première cause jouait le rôle principal, comme le chauffage des habitations entraîne une dépense de combustible et partant une production de fumées plus grande en hiver qu’en été, on est autorisé à penser que l’augmentation du nombre des brouillards porterait principalement sur les mois froids. Le Tableau VII, qui donne par périodes quinquennales le rapport du nombre des jours de brouillard constatés de mai à août au nombre de ceux observés de novembre à février, fait voir qu’il n’en est pas ainsi. La fréquence des brouillards s’est accrue davantage pendant les mois chauds que pendant les mois froids. L’augmentation du nombre des foyers domestiques ne paraît donc pas avoir joué un rôle prépondérant.

L’activité industrielle étant sensiblement la même en été qu’en hiver ne peut rendre compte davantage de la variation indiquée par le tableau VII.

On en est donc réduit à supposer que l’extension rapide de l’emploi des véhicules automobiles, a dû être la cause principale de la pollution qu’a subie l’atmosphère de Saint-Maur dans ces douze dernières années.

Cette supposition paraît corroborée :

1° Par l’extension des cas de brouillard vers les états hygrométriques décroissants qui a suivi le remplacement, fin mai 1934, du tramway électrique n° 109 par un autobus qui longe huit fois par heure en moyenne pendant une grande partie de la journée le mur sud du parc de l’Observatoire (Tableau VII) [3].

 [4]

2° Par le fait que le circulation automobile, d’ailleurs plus intense à Saint-Maur en été qu’en hiver, apporte en outre dans l’atmosphère une , quantité de poussières plus grande pendant la saison sèche que pendant les mois humides, ce qui est d’accord avec les résultats du Tableau VII.

Concernant la nature des particules responsables de la production des brouillards, nous ne pouvons apporter qu’une indication assez vague. Des poussières recueillies dans un aspirateur disposé pour l’enregistrement de la température de l’air près du sol ont un aspect rappelant celui de la suie. Faut-il en conclure que les fumées fournissent la majeure partie des centres de condensation dont nous avons montré l’action assez complexe ? A notre avis, une affirmation de ce genre serait assez risquée, car il est probable que parmi les poussières apportées dans l’appareil par le courant d’air, seules les plus grosses et les plus lourdes n’ont pas été entraînées et s’y sont déposées. Pour conclure en toute sécurité, il faudrait analyser physiquement et chimiquement le résidu obtenu par la filtration parfaite d’un volume d’air important et mesuré, opération que nous ne pouvions songer à entreprendre.

Conclusion. — Pour répondre d’une manière complète aux questions que soulève l’altération du climat que nous avons étudiée, il eût fallu posséder une série d’analyses de ce genre faites à intervalles assez rapprochés, tout au moins quelques jours par saison, depuis la fondation de l’Observatoire du Parc-Saint-Maur. En l’absence de données expérimentales directes, nous avons essayé d’obtenir par des procédés statistiques simples quelques indications sur les processus suivant lesquels la pollution de l’atmosphère de St-Maur s’est produite et est parvenue à son degré actuel.

Il est certain qu’en dernière analyse elle est le résultat du peuplement progressif de la boucle de la Marne. L’accroissement rapide du nombre des véhicules automobiles circulant dans les parages de l’Observatoire a contribué pour une part dont l’importance ne doit pas être sous-estimée à l’accélérer et à l’aggraver.

Si nos déductions sont exactes, on doit malheureusement la considérer comme acquise. Le degré auquel elle est parvenue représente en effet une sorte d’état d’équilibre entre la vitesse avec laquelle l’air se purifie par le jeu des phénomènes naturels et celle avec laquelle les particules qui altèrent sa pureté y sont déversées. Pour qu’un retour en arrière pût se produire, il faudrait, soit que la vitesse de pollution diminuât, ce qui ne paraît pouvoir s’obtenir que par une limitation des manifestations de l’activité humaine qui la produisent, soit que l’on trouvât le moyen de venir en aide à la nature et d’activer son action purifiante par des procédés dont l’étude ne saurait être trop encouragée.

[1L. Besson, L’altération du climat d’une grande ville. Ann. d’Hygiène publique, industrielle et sociale, ge année no 8, août 1931.

[2L. Besson, ibid.

[3Nous rapprocherons de ce fait celui qu’a signalé Mac Laughlin dans ses « Recherches sur les gros ions » (Ann. I.P.G. Paris, t. VI, pp. 61-85). On lit dans ce mémoire à la page 71 : « Dans le quartier du Champ de Mars, où l’air était aspiré directement de la rue, l’influence du gaz d’échappement des automobiles, surtout des camions lourds, se faisait sentir comme source de gros ions. Souvent le passage d’une automobile était marqué par une hausse de 20 % dans le nombre des gros ions. Exceptionnellement,la hausse était plus accusée, de l’ordre de 100 % ».

[4Le brouillard observé correspondait à une visibilité de 600 mètres.