Mesures et inventaires spatialisés d'émissions de polluants atmosphériques, modélisation de la qualité de l'air troposphérique PDF Download
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Author: Valérie Nollet
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Languages : en
Pages : 147
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Book Description
Cette habilitation présente les travaux que j'ai effectué depuis septembre 1998 au Laboratoire de Physicochimie des Processus de Combustion et de l'Atmosphère, Unité Mixte de Recherche CNRS - Université (UMR 8522) - dans l'équipe "Pollution de l'air et physicochimie atmosphérique". Notre préoccupation essentielle est l'étude, dans la troposphère, du comportement physicochimique des divers composés gazeux qui proviennent des activités humaines. Nous nous intéressons en particulier aux conséquences du rejet dans l'air ambiant de produits, couramment appelés "polluants primaires", tels que les oxydes d'azotes (NOx), les hydrocarbures et autres gaz. Ces composés induisent une chaîne complexe de réactions photochimiques initiées par le rayonnement solaire, ce qui conduit à la formation de composés dits "polluants secondaires" on peut citer l'ozone, pour le plus médiatisé, ainsi que des peroxydes divers. Ils jouent un rôle néfaste à plus d'un titre. Sur la santé humaine, d'abord, et tout particulièrement au niveau respiratoire, mais aussi sur la végétation. Afin de définir des remèdes, il est important de connaître au mieux les processus qui sous-tendent la formation de ces produits indésirables. Dans cette optique, nous avons utilisé une méthodologie de recherche qui consiste à développer d'une part des techniques analytiques de mesures des espèces chimiques présentes dans l'atmosphère sous forme de traces. Et d'autre part à reproduire par modélisation les phénomènes observés par les mesures, par exemple un épisode de smog photochimique. La finalité ultime du travail étant de mettre en œuvre une démarche plus appliquée qui consiste à utiliser l'outil de modélisation dans un but prédictif dans le cadre de la loi sur l'Air et l'Utilisation Rationnelle de l'Energie (1996). L'essentiel de mes travaux a porté sur l'étude de la pollution photochimique par modélisation. Je les présente de façon chronologique, au travers de deux campagnes de mesures et de deux modèles: l'un est lagrangien, l'EKMA/OZIPM4 (Empirical Kinetic Modelling Approach, Ozone Isopleths Plotting Package), et l'autre eulérien l'UAM (Urban Airshed Model). Les campagnes de mesures se sont déroulées sur la région de Strasbourg en 1986 et sur la région de Lille en 1998. Je présenterai ensuite les travaux en cours en insistant tout particulièrement sur l'élaboration (indispensable à la modélisation) d'un cadastre de polluants primaires sur la région Nord Pas de Calais dans le cadre d'un contrat CPER-FEDER ainsi que sur les perspectives liées à cette opération de recherche.
Author: Valérie Nollet
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Languages : en
Pages : 147
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Book Description
Cette habilitation présente les travaux que j'ai effectué depuis septembre 1998 au Laboratoire de Physicochimie des Processus de Combustion et de l'Atmosphère, Unité Mixte de Recherche CNRS - Université (UMR 8522) - dans l'équipe "Pollution de l'air et physicochimie atmosphérique". Notre préoccupation essentielle est l'étude, dans la troposphère, du comportement physicochimique des divers composés gazeux qui proviennent des activités humaines. Nous nous intéressons en particulier aux conséquences du rejet dans l'air ambiant de produits, couramment appelés "polluants primaires", tels que les oxydes d'azotes (NOx), les hydrocarbures et autres gaz. Ces composés induisent une chaîne complexe de réactions photochimiques initiées par le rayonnement solaire, ce qui conduit à la formation de composés dits "polluants secondaires" on peut citer l'ozone, pour le plus médiatisé, ainsi que des peroxydes divers. Ils jouent un rôle néfaste à plus d'un titre. Sur la santé humaine, d'abord, et tout particulièrement au niveau respiratoire, mais aussi sur la végétation. Afin de définir des remèdes, il est important de connaître au mieux les processus qui sous-tendent la formation de ces produits indésirables. Dans cette optique, nous avons utilisé une méthodologie de recherche qui consiste à développer d'une part des techniques analytiques de mesures des espèces chimiques présentes dans l'atmosphère sous forme de traces. Et d'autre part à reproduire par modélisation les phénomènes observés par les mesures, par exemple un épisode de smog photochimique. La finalité ultime du travail étant de mettre en œuvre une démarche plus appliquée qui consiste à utiliser l'outil de modélisation dans un but prédictif dans le cadre de la loi sur l'Air et l'Utilisation Rationnelle de l'Energie (1996). L'essentiel de mes travaux a porté sur l'étude de la pollution photochimique par modélisation. Je les présente de façon chronologique, au travers de deux campagnes de mesures et de deux modèles: l'un est lagrangien, l'EKMA/OZIPM4 (Empirical Kinetic Modelling Approach, Ozone Isopleths Plotting Package), et l'autre eulérien l'UAM (Urban Airshed Model). Les campagnes de mesures se sont déroulées sur la région de Strasbourg en 1986 et sur la région de Lille en 1998. Je présenterai ensuite les travaux en cours en insistant tout particulièrement sur l'élaboration (indispensable à la modélisation) d'un cadastre de polluants primaires sur la région Nord Pas de Calais dans le cadre d'un contrat CPER-FEDER ainsi que sur les perspectives liées à cette opération de recherche.
Author: JOSE CARLOS.. GALLARDO GARCIA
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Languages : fr
Pages : 230
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L'AUGMENTATION RAPIDE DANS LA TROPOSPHERE DE LA CONCENTRATION D'OXYDES D'AZOTE (NO ET NO 2), DU MONOXYDE DE CARBONE (CO), DU METHANE (CH 4) ET DES HYDROCARBURES A MONTRE L'IMPORTANCE DE L'IMPACT DES SOURCES ANTHROPIQUES SUR LES EMISSIONS DE POLLUANTS. LA DECOMPOSITION CHIMIQUE DES POLLUANTS PRIMAIRES EMIS CONDUIT ALORS A LA FORMATION D'ESPECES SECONDAIRES QUI PERTURBENT LES EQUILIBRES PHYSICO-CHIMIQUES DE L'ATMOSPHERE. LA MODELISATION DE LA QUALITE DE L'AIR A L'ECHELLE REGIONALE REQUIERT L'UTILISATION DE MODELES QUI PERMETTENT DE GENERER LES CHAMPS CLIMATOLOGIQUES (TEMPERATURES, VENTS, ETC.) AINSI QUE LES CHAMPS DE CONCENTRATIONS EN POLLUANTS. POUR CE TYPE DE MODELISATION, IL EST NECESSAIRE DE CONSTITUER DES INVENTAIRES D'EMISSIONS QUI PERMETTRONT D'ALIMENTER LES MECANISMES CHIMIQUES DU MODELE. CE TRAVAIL S'EST SURTOUT INTERESSE AU CYCLE DE FORMATION-DESTRUCTION DE L'OZONE TROPOSPHERIQUE ET A CHERCHE A ANALYSER LES PHENOMENES DE POLLUTION QUI SONT ETROITEMENT COUPLES AUX PARAMETRES CLIMATOLOGIQUES, AINSI QU'A L'INFLUENCE DES INVENTAIRES D'EMISSIONS. NOUS AVONS EFFECTUE DES SIMULATIONS SUR LA REGION REKLIP A L'AIDE DU MODELE EZM ET DES INVENTAIRES D'EMISSIONS HORAIRES POUR LA JOURNEE DU 16 SEPTEMBRE 1992. CES SIMULATIONS ONT PERMIS DE COMPRENDRE LA DYNAMIQUE DE LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE ET D'OBTENIR LES CONDITIONS AUX LIMITES DE LA ZONE DE STRASBOURG. L'INVENTAIRE ANNUEL D'EMISSIONS POUR LA REGION DE STRASBOURG A ETE ACTUALISE POUR 1995, EN INCLUANT DES NOUVELLES SOURCES D'EMISSIONS PAR RAPPORT AUX PRECEDENTS INVENTAIRES. NOUS AVONS REALISE DES INVENTAIRES HORAIRES POUR STRASBOURG POUR LA PERIODE DE 8 AU 15 MAI 1998 (EPISODES DE FORTE POLLUTION) POUR ENSUITE EFFECTUER LA MODELISATION. UN TRAVAIL SIMILAIRE A ETE EFFECTUE POUR LA REGION COTIERE DE CASABLANCA (MAROC- JUILLET 1996). ENFIN NOUS AVONS REALISE DES ETUDES DE SENSIBILITE A L'AIDE DES INVENTAIRES D'EMISSIONS POUR VOIR L'INFLUENCE DES EMISSIONS SUR LES CONCENTRATIONS D'OZONE. CE TRAVAIL A APPORTE DES INFORMATIONS NOUVELLES SUR LA METHODOLOGIE LIEE A L'ELABORATION DES INVENTAIRES D'EMISSIONS ET A MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES PARAMETRES METEOROLOGIQUES SUR LES PHENOMENES DE POLLUTION DANS DEUX REGIONS D'ETUDE POUR PERMETTRE UNE MEILLEURE COMPREHENSION DE LA POLLUTION TROPOSPHERIQUE, A L'ECHELLE URBAINE NOTAMMENT.
Author: Charbel Abdallah
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Face aux problèmes sanitaires et environnementaux liés à la pollution atmosphérique au Liban, les études se multiplient pour permettre une bonne compréhension de la situation, dont des mesures de la qualité de l'air et des études sur les émissions de polluants et sur la modélisation des concentrations dans l'atmosphère à l'aide du modèle de chimie transport (CTM) de WRF/Polyphemus. Pour modéliser la qualité de l'air au Liban, les études précédentes se sont heurtées à différentes difficultés dont : une surestimation des concentrations d'ozone d'un facteur 2 dans les résultats de la modélisation WRF/Polyphemus pour l'été 2012, un profil d'émission des COV issus du transport routier différent de ceux que l'on trouve dans les pays développés. De cela dérivent les objectifs de cette thèse : améliorer les performances de Polyphemus pour le Liban, notamment en améliorant la représentation des conditions aux limites du modèle, évaluer le modèle pour l'année 2014 vis-à-vis des nouvelles observations du réseau national de la qualité de l'air, mesurer les facteurs d'émissions du transport routier dans un tunnel à Beyrouth et les comparer aux données des pays développés. Afin d'améliorer les performances du CTM pour le Liban, cette thèse compare les concentrations simulées avec deux inventaires d'émissions différents et avec différentes méthodes de calcul des conditions aux limites. Pour les émissions, deux inventaires sont comparés : un inventaire récemment mise en place pour le Liban et l'inventaire d'émission global EDGAR-HTAP, qui combine des émissions mesurées pour les pays développés et des émissions modélisées pour les autres pays. Bien que cet inventaire soit couramment utilisé dans les modèles globaux de qualité de l'air d'importantes différences d'estimation et de distribution spatiale sont identifiées par rapport à l'inventaire spécifique du Liban. Dans les simulations des études précédentes réalisées sur le Liban, les conditions aux limites étaient obtenues à partir de simulations globales avec le modèle MOZART-4. Un domaine régional sur le Moyen-Orient est introduit dans la chaine de modélisation afin d'amortir le changement de résolution entre les résultats le modèle global (≥ 1°) et le domaine du Liban (0.055°). Ce changement a permis d'améliorer considérablement les résultats de la modélisation des polluants au Liban, surtout pour l'ozone. Cette nouvelle configuration de modélisation (domaines emboités, Moyen Orient puis Liban) est ensuite employée pour la modélisation de l'année 2014 et évaluée vis-à-vis des observations faites par le réseau national de mesure de la qualité de l'air. Les performances du modèle pour la représentation des polluants de qualité de l'air sont satisfaisantes par rapport aux indicateurs disponibles dans la littérature. Cependant, la modélisation météorologique pourrait être améliorée, et il serait souhaitable de prendre en compte l'impact sur les émissions des changements démographiques entre l'année pour laquelle l'inventaire a été conçu (2011) et l'année modélisée (2014) en raison du déplacement de population suite à la guerre en Syrie.En ce qui concerne des facteurs d'émission (FE) du transport routier, nous avons effectué une campagne de mesure au tunnel Salim Slam à Beyrouth en 2014. Les facteurs d'émissions de différents polluants (CO, NOx, PM2.5, COV) ont été mesurés pour l'ensemble du trafic. En comparaison à la littérature, les FE locaux sont toujours supérieurs aux FE des pays développés même s'ils ont tendances à être réduits par rapport aux valeurs mesurés en 2000 suites aux changements du parc automobile et son évolution.
Author: Laurent Menut
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1789481023
Category : Science
Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
Si l’étude des problèmes de pollution atmosphérique est déjà ancienne, la prise de conscience de l’impact de l’humain sur la dégradation de son propre environnement est récente. Que ces impacts soient directs et rapides, ou lents et indirects, le développement d’un modèle de chimie-transport peut apporter des réponses à des questions telles que : quels sont les impacts des polluants sur la santé ? Quel est l’impact de la pollution sur le climat ? Modélisation de la pollution atmosphérique régionale reprend les différents principes de base et les étapes de la modélisation : définition, observations, outils, approches, techniques numériques sont ainsi présentés. La modélisation étant une simplification de la réalité dans un cadre d’étude particulier, on cherchera à montrer si les processus à représenter, comme les émissions, la chimie ou les dépôts, sont bien modélisés. Pour chaque processus, l’ouvrage présente les hypothèses simplificatrices qui ont été faites, étudie les voies d’amélioration possibles et examine l’impact de ces simplifications sur les résultats recherchés.
Author: Adriana Coman
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette étude est consacrée à la modélisation spatio-temporelle de la pollution atmosphérique urbaine en utilisant un ensemble de méthodes statistiques exploitant les mesures de concentrations de polluants (NO2, O3) fournies par un réseau de surveillance de la qualité de l'air (AIRPARIF). Le principal objectif visé est l'amélioration de la cartographie des champs de concentration de polluants (le domaine d'intérêt étant la région d'Île-de-France) en utilisant, d'une part, des méthodes d'interpolation basées sur la structure spatiale ou spatio-temporelle des observations (krigeage spatial ou spatio-temporel), et d'autre part, des algorithmes, prenant en compte les mesures, pour corriger les sorties d'un modèle déterministe (Filtre de Kalman d'Ensemble). Les résultats obtenus montrent que dans le cas du dioxyde d'azote la cartographie basée uniquement sur l'interpolation spatiale (le krigeage) conduit à des résultats satisfaisants, car la répartition spatiale des stations est bonne. En revanche, pour l'ozone, c'est l'assimilation séquentielle de données appliquée au modèle (CHIMERE) qui permet une meilleure reconstitution de la forme et de la position du panache pendant les épisodes de forte pollution analysés. En complément de la cartographie, un autre but de ce travail est d'effectuer localement la prévision des niveaux d'ozone sur un horizon de 24 heures. L'approche choisie est celle mettant en œuvre des méthodes de type réseaux neuronaux. Les résultats obtenus en appliquant deux types d'architectures neuronales indiquent une précision correcte surtout pour les 8 premières heures de l'horizon de prédiction.
Author: J. Rolla Mahoney
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Languages : fr
Pages : 108
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ISBN: 9781100963013
Category :
Languages : fr
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Author: JEAN-FRANCOIS.. VINUESA
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Category :
Languages : fr
Pages : 240
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Book Description
L'AUGMENTATION IMPORTANTE DES PRECURSEURS D'OZONE TROPOSPHERIQUE A ACCRU LA FREQUENCE DES EPISODES DE POLLUTION PHOTOCHIMIQUE DANS LES PAYS INDUSTRIALISES ET A AINSI MONTRE L'IMPORTANCE DE L'INFLUENCE DES EMISSIONS ANTHROPIQUES SUR LA QUALITE DE L'AIR. LE TRAFIC ROUTIER EST L'UNE DES PRINCIPALES CAUSES DE POLLUTION. DEUX VOIES D'ACTIONS PRINCIPALES SONT ENVISAGEABLES POUR EN LIMITER LES EMISSIONS : L'AMELIORATION DES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DES MOTEURS ET LA MODIFICATION DE LA COMPOSITION DES CARBURANTS. AINSI, LA REFORMULATION DES CARBURANTS ET L'ADJONCTION D'ADDITIFS OXYGENES PERMETTENT DE MODIFIER LA NATURE ET LA QUANTITE D'EMISSIONS. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE ETUDE EST DE DETERMINER LES IMPACTS DE LA MODIFICATION DES CARBURANTS AUTOMOBILES SUR LA QUALITE DE L'AIR A L'AIDE D'UN MODELE DETERMINISTE (MODELE EZM). LES MODIFICATIONS DES EMISSIONS LIEES A L'UTILISATION DE CES CARBURANTS ONT ETE EVALUEES A L'ECHELLE LOCALE (STRASBOURG) ET REGIONALE (VALLEE DU RHIN SUPERIEUR). DES MODELISATIONS METEOROLOGIQUES ET CHIMIQUES ONT ETE REALISEES A L'AIDE DU MODELE EZM EN UTILISANT LES CADASTRES D'EMISSIONS MODIFIES POUR L'EPISODE DE POLLUTION DE MAI 1998. LES RESULTATS MONTRENT QUE LES NIVEAUX D'OZONE TROPOSPHERIQUE ET DE COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS (COV) DIMINUENT AUX ECHELLES REGIONALE ET LOCALE, QUE CEUX DE NO X AUGMENTENT DAVANTAGE A L'ECHELLE REGIONALE QUE LOCALE ET QUE LE CO DIMINUE AU NIVEAU LOCAL POUR AUGMENTER SUR LA REGION. CES SIMULATIONS ONT EGALEMENT REVELE L'IMPORTANCE DE LA NOTION D'ECHELLE DANS LA REALISATION DES ETUDES D'IMPACT. CETTE THESE A AUSSI PERMIS D'ETOFFER LA PLATE-FORME DE MODELISATION DU LABORATOIRE EN TESTANT LA SENSIBILITE DES MODELES EXISTANTS, EN IMPLANTANT DE NOUVEAUX MODELES, EN METTANT EN PLACE UN ENSEMBLE D'OUTILS DE TRAITEMENT DE DONNEES (DONNEES D'ENTREES ET RESULTATS) ET EN SIMULANT PLUSIEURS EPISODES NOTAMMENT CEUX DE SEPTEMBRE 1992 ET DE MAI 1998.
Author: Adolf Ebel
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9783540631699
Category : Nature
Languages : en
Pages : 472
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Book Description
The end result of policy-related experimental and theoretical scientific work on the abatement of atmospheric emissions is a hierarchy of computer models that can be used to analyse and predict the behaviour of pollutants on urban, local regional and global scales. Such models are required to simulate an extremely complex natural situation in which a non-linear chemistry must be included together with the vagaries of the meteorology and the terrain. This book describes recent advances in the development and application of models on all scales, and in the techniques for the estimation and verification of emissions. It includes reviews of recent work together with detailed results and provides a useful picture of the field in a European context.
Author: Irène Bourdin-Korsakissok
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'évolution des polluants dans l'atmosphère dépend de phénomènes variés, tels que les émissions, la météorologie, la turbulence ou les transformations physico-chimiques, qui ont des échelles caractéristiques spatiales et temporelles très diverses. Il est très difficile, par conséquent, de représenter l'ensemble de ces échelles dans un modèle de qualité de l'air. Les modèles eulériens de chimie-transport, couramment utilisés, ont une résolution bien supérieure à la taille des plus petites échelles. Cette thèse propose une revue des processus physiques mal représentés par les modèles de qualité de l'air, et de la variabilité sous-maille qui en résulte. Parmi les méthodes possibles permettant de mieux prendre en compte les différentes échelles , deux approches ont été développées : le couplage entre un modèle local et un modèle eulérien, ainsi qu'une approche statistique de réduction d'échelle. (1) Couplage de modèles : l'une des principales causes de la variabilité sous-maille réside dans les émissions, qu'il s'agisse des émissions ponctuelles ou du trafic routier. En particulier, la taille caractéristique d'un panache émis par une cheminée très inférieure à l'échelle spatiale bien résolue par les modèles eulériens. Une première approche étudiée dans la thèse est un traitement sous maille des émissions ponctuelles, en couplant un modèle gaussien à bouffées pour l'échelle locale à un modèle eulérien (couplage appelé panache sous-maille). L'impact de ce traitement est évalué sur des cas de traceurs à l'échelle continentale (ETEX-I et Tchernobyl) ainsi que sur un cas de photochimie à l'échelle de la région parisienne. Différents aspects sont étudiés, notamment l'incertitude due aux paramétrisations du modèle local, ainsi que l'influence de la résolution du maillage eulérien. (2) Réduction d'échelle statistique : une seconde approche est présentée, basée sur des méthodes statistiques de réduction d'échelle. Il s'agit de corriger l'erreur de représentativité du modèle aux stations de mesures. En effet, l'échelle de représentativité d'une station de mesure est souvent inférieure à l'échelle traitée par le modèle (échelle d'une maille), et les concentrations à la station sont donc mal représentées par le modèle. En pratique, il s'agit d'utiliser des relations statistiques entre les concentrations dans les mailles du modèle et les concentrations aux stations de mesure, afin d'améliorer les prévisions aux stations. L'utilisation d'un ensemble de modèles permet de prendre en compte l'incertitude inhérente aux paramétrisations des modèles. Avec cet ensemble, différentes techniques sont utilisées, de la régression simple à la décomposition en composantes principales, ainsi qu'une technique nouvelle appelée « composantes principales ajustées ». Les résultats sont présentés pour l'ozone à l'échelle européenne, et analysés notamment en fonction du type de station concerné (rural, urbain ou périurbain).
