Soutenance de thèse de Kamill Dániel KOVÁCS

Kamill Dániel KOVÁCS soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés : « Caractéristiques spatio-temporelles de la pollution atmosphérique en France métropolitaine (1980–2024) : une approche géographique ».

La soutenance aura lieu le 22 octobre 2026 à l’INSPE de Metz-Montigny, 16 rue de la Victoire, 57950 Montigny-lès-Metz.

Résumé de la thèse :

Cette thèse a reconstruit les caractéristiques spatio-temporelles de la pollution atmosphérique en France métropolitaine sur 44 ans (1980–2024), à l’échelle des 1 243 Établissements Publics de Coopération Intercommunale (EPCI). Elle s’est inscrite dans le contexte de plusieurs décennies de réglementation européenne et nationale sur la qualité de l’air, de la loi LAURE de 1996 aux Plans de Protection de l’Atmosphère (PPA) actuels. Elle a interrogé, à une échelle infra-nationale et de façon multi-polluante, où et à quel rythme cet effort réglementaire s’est traduit par des améliorations réelles et spatialement équitables de la qualité de l’air.

L’analyse s’est appuyée sur quatre plateformes d’observation indépendantes couvrant conjointement dix groupes de polluants : l’azote oxydé total (NO_y), le soufre total (SO_x), le monoxyde de carbone (CO), l’ammoniac (NH₃), l’ozone (O₃), les particules (PM), les composés organiques volatils non méthaniques (COVNM), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les polluants organiques persistants (POP) et les métaux lourds (HM). Ces plateformes étaient la réanalyse atmosphérique MERRA-2 (1980–2024, ~50 km), le modèle de transport chimique EMEP (1990–2023, ~7–9 km), l’instrument satellitaire OMI (2005–2024, colonnes de NO₂ et de formaldéhyde) et le satellite IASI METOP (2008–2024, colonnes de NH₃ et profils d’O₃ troposphérique).

Pour exploiter cette archive, la thèse a développé une architecture originale de dix familles d’indices composites, construite en cascade méthodologique. À la base, un indice composite a été calculé pour chacun des dix groupes de polluants, à long terme (LT–CAPI) et sous forme de série annuelle (A–CAPI) ; leur synthèse multi-polluante a formé l’Indice Multivarié de Pollution Atmosphérique à Long Terme (LT–MAPI). En parallèle, quatre indices thématiques indépendants ont caractérisé respectivement les sources d’émissions (IESI), les conditions météorologiques de dispersion (IMDI), le relief (GTFI) et la chaleur urbaine (UHII) ; leur combinaison a formé l’Indice Intégré d’Impact de la Pollution Atmosphérique (IAPII), le diagnostic central de charge cumulée de la thèse. Enfin, en confrontant cette charge cumulée à la tendance récente de chaque groupe de polluants, la thèse a construit les Indices de Tendance de la Pollution Atmosphérique (APTI), puis leur agrégation en un indice unique, l’Indice Composite de Tendance de la Pollution Atmosphérique (CAPTI)*.

Cette architecture indicielle a été couplée à une boîte à outils spatio-temporelle : tests de tendance de Mann–Kendall et pente de Sen, détection de rupture de Pettitt, Analyse en Composantes Principales Pondérées, cartographie bitemporelle des taux de changement et analyse des trajectoires du Centre Moyen Pondéré. Elle a également inclus l’analyse des points chauds et froids de Getis-Ord Gi*, l’Analyse des Points Chauds Émergents (EHSA), l’Analyse des Valeurs Aberrantes Locales (LOA), la classification de séries temporelles dans le domaine de Fourier et les prévisions par Cube Spatio-Temporel jusqu’en 2030.

Les résultats ont montré des réductions marquées pour les polluants primaires de combustion sur la période : soufre total −80 à −95 %, CO plus de −80 %, azote oxydé total −40 à −60 % dans la plupart des EPCI. Les espèces secondaires et d’origine agricole ont suivi des trajectoires plus complexes. L’ammoniac a affiché une pente positive nette (+0,0039 an⁻¹) depuis 2008 sous observation IASI METOP. Les HAP ont connu une hausse nette depuis 2017, concentrée dans les zones rurales et de moyenne montagne. L’ozone a suivi une trajectoire non linéaire, liée à sa sensibilité photochimique aux réductions de NOx.

Six régimes territoriaux de forte charge polluante ont perduré sur l’ensemble de la période : la façade industrialo-maritime des ports de la Manche à l’Île-de-France, l’axe Rhône-Saône de Dijon à Marseille-Fos, les bassins pétrochimiques méditerranéens, l’ancien bassin houiller et sidérurgique du Grand Est, l’agglomération francilienne et l’arc de l’élevage intensif du nord et de l’ouest. Leurs contours se sont toutefois progressivement recomposés à mesure que l’arc industriel hérité se décarbonisait. Dans ces régimes, l’amélioration mesurée par le CAPTI a été plus marquée dans les centres urbains, notamment à Paris, Lyon, Toulouse, Bordeaux, Strasbourg, Nancy, Metz, Lille et Marseille. Le CAPTI a également confirmé ce constat à l’échelle régionale : ce sont précisément les zones de forte charge héritée, de l’Île-de-France au Rhin-Lorraine en passant par l’axe Rhône-Saône et le pourtour méditerranéen, qui ont affiché les baisses les plus marquées, avec un CAPTI supérieur à 0,90 dans le mégacorridor parisien et compris entre 0,80 et 0,95 le long du Rhin, de la Lorraine et de l’axe Rhône-Saône.

L’IAPII a expliqué 95 % de la variance du CAPTI à l’échelle des EPCI et 97 % à l’échelle départementale. La charge héritée a été le principal déterminant du rythme d’amélioration récente de la qualité de l’air. Les zones couvertes par un PPA ont affiché des déclins plus marqués pour le NO₂ et les PM que des territoires comparables non couverts, sans que l’écart absolu de charge polluante n’ait été résorbé.

Cette architecture indicielle a constitué un modèle méthodologique transférable pour une gouvernance de la qualité de l’air géographiquement explicite et multi-polluante, applicable à tout territoire disposant d’une couverture observationnelle équivalente.

*Les abréviations et acronymes employés, y compris les indices originaux développés dans le cadre de cette thèse (LT–CAPI, IAPII, APTI, CAPTI, EHSA, LOA, entre autres), sont conservés dans leur forme anglaise d’origine, celle-ci étant universellement adoptée dans la littérature scientifique internationale relative à la qualité de l’air et aux méthodes d’analyse spatiale.

Mots-clés : géographie de la pollution atmosphérique, France métropolitaine, indices composites de pollution atmosphérique, analyse spatio-temporelle

Le jury sera composé de :

M. Ionel HAIDU, Professeur des Universités, Université de Lorraine (Directeur de thèse)
M. Salem DAHECH, Professeur des universités, Université Paris Cité, Paris (Rapporteur)
Mme Nicoleta IONAC, Professeure, Université de Bucarest (Rapporteure)
Mme Sandra ROME, Maîtresse de conférences, Université Grenoble Alpes, Grenoble (Examinatrice)
M. Pierre GINET, Directeur de thèse, Professeure des Universités, Université de Lorraine (Examinateur)