Simulations numériques de l'atmosphère urbaine avec le modèle SUBMESO PDF Download
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Author: Sylvie Leroyer
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Category :
Languages : fr
Pages : 254
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Book Description
En vue de comprendre et prévoir les modes de dispersion des polluants émis dans les zones urbanisées, des simulations numériques sont menées à haute résolution. L’objectif est de reproduire les caractéristiques atmosphériques au-dessus d’un milieu complexe urbanisé. On a développé une méthode précise de mise en œuvre des simulations numériques de l’atmosphère urbaine à haute résolution spatiale en se basant sur trois outils complémentaires, optimisés sur l’exemple de Marseille : le modèle atmosphérique SUBMESO, en mode SGE (simulation des grandes échelles), le modèle de sol pour les échelles sub-meso urbanisé SM2-U, le logiciel de cartographie des caractéristiques morphologiques de la canopée urbaine DFMap. Pour pouvoir simuler l'atmosphère de villes côtières, on a développé et validé une méthode de calcul des flux à l’interface mer – atmosphère adaptée aux données de température disponibles par mesure ou télédétection. Une étude de sensibilité est ensuite menée sur une configuration académique de ville dans son environnement rural et/ou côtier, à l’aide de douze simulations permettant d’évaluer les rétroactions entre le modèle de sol et le modèle atmosphérique. Cinq autres simulations sont effectuées sur la région marseillaise au cours d'une période d'observation intensive de la campagne expérimentale CLU – ESCOMPTE, avec trois grilles emboîtées, permettant la première validation du couple SUBMESO – SM2-U, l’analyse des interactions entre la ville, les systèmes de brise et la topographie, et aussi l’étude des champs turbulents à très haute résolution. La méthode développée peut être utilisée pour l’étude de la qualité de l’air d’autres agglomérations.
Author: Sylvie Leroyer
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Pages : 254
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En vue de comprendre et prévoir les modes de dispersion des polluants émis dans les zones urbanisées, des simulations numériques sont menées à haute résolution. L’objectif est de reproduire les caractéristiques atmosphériques au-dessus d’un milieu complexe urbanisé. On a développé une méthode précise de mise en œuvre des simulations numériques de l’atmosphère urbaine à haute résolution spatiale en se basant sur trois outils complémentaires, optimisés sur l’exemple de Marseille : le modèle atmosphérique SUBMESO, en mode SGE (simulation des grandes échelles), le modèle de sol pour les échelles sub-meso urbanisé SM2-U, le logiciel de cartographie des caractéristiques morphologiques de la canopée urbaine DFMap. Pour pouvoir simuler l'atmosphère de villes côtières, on a développé et validé une méthode de calcul des flux à l’interface mer – atmosphère adaptée aux données de température disponibles par mesure ou télédétection. Une étude de sensibilité est ensuite menée sur une configuration académique de ville dans son environnement rural et/ou côtier, à l’aide de douze simulations permettant d’évaluer les rétroactions entre le modèle de sol et le modèle atmosphérique. Cinq autres simulations sont effectuées sur la région marseillaise au cours d'une période d'observation intensive de la campagne expérimentale CLU – ESCOMPTE, avec trois grilles emboîtées, permettant la première validation du couple SUBMESO – SM2-U, l’analyse des interactions entre la ville, les systèmes de brise et la topographie, et aussi l’étude des champs turbulents à très haute résolution. La méthode développée peut être utilisée pour l’étude de la qualité de l’air d’autres agglomérations.
Author: Sylvie Leroyer
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En vue de comprendre et prévoir les modes de dispersion des polluants émis dans les zones urbanisées, des simulations numériques sont menées à haute résolution. L’objectif est de reproduire les caractéristiques atmosphériques au-dessus d’un milieu complexe urbanisé. On a développé une méthode précise de mise en œuvre des simulations numériques de l’atmosphère urbaine à haute résolution spatiale en se basant sur trois outils complémentaires, optimisés sur l’exemple de Marseille : le modèle atmosphérique SUBMESO, en mode SGE (simulation des grandes échelles), le modèle de sol pour les échelles sub-meso urbanisé SM2-U, le logiciel de cartographie des caractéristiques morphologiques de la canopée urbaine DFMap. Pour pouvoir simuler l'atmosphère de villes côtières, on a développé et validé une méthode de calcul des flux à l’interface mer – atmosphère adaptée aux données de température disponibles par mesure ou télédétection. Une étude de sensibilité est ensuite menée sur une configuration académique de ville dans son environnement rural et/ou côtier, à l’aide de douze simulations permettant d’évaluer les rétroactions entre le modèle de sol et le modèle atmosphérique. Cinq autres simulations sont effectuées sur la région marseillaise au cours d'une période d'observation intensive de la campagne expérimentale CLU – ESCOMPTE, avec trois grilles emboîtées, permettant la première validation du couple SUBMESO – SM2-U, l’analyse des interactions entre la ville, les systèmes de brise et la topographie, et aussi l’étude des champs turbulents à très haute résolution. La méthode développée peut être utilisée pour l’étude de la qualité de l’air d’autres agglomérations.
Author: EMMANUEL.. GUILLOTEAU
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Languages : fr
Pages : 322
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ON PROPOSE LES METHODES ET OUTILS DE REPRESENTATION DES ECHANGES ENTRE LE SOL URBAIN ET L'ATMOSPHERE, POUR LE MODELE COMMUNAUTAIRE SUBMESO DEDIE A LA SIMULATION DE LA PHYSICO-CHIMIE DE L'ATMOSPHERE URBAINE AUX ECHELLES SUB-MESO. LA PREMIERE PARTIE CONCERNE LA MODELISATION DES FLUX DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET DE SCALAIRES ENTRE LE SOL ET L'ATMOSPHERE, MODELISATION BASEE SUR LA THEORIE DE SIMILITUDE DE MONIN-OBUKHOV. UNE NOUVELLE METHODE DE CALCUL DES COEFFICIENTS DE TRANSFERT EST DEVELOPPEE. CELLE-CI EST NON ITERATIVE, ADAPTEE AUX PLUS RECENTES RELATIONS SEMI-EMPIRIQUES FLUX-PROFILS ET PREND EN COMPTE DES LONGUEURS DE RUGOSITE DYNAMIQUE ET THERMIQUE DIFFERENTES. LA SECONDE PARTIE CONCERNE LA REPRESENTATION DES SOLS DANS LES MODELES ATMOSPHERIQUES. LES NOUVELLES PARAMETRISATIONS INTRODUITES PERMETTENT AU MODELE DE SOL RURAL DE TYPE FORCE-RESTORE EXISTANT DANS LE MODELE SUBMESO DE PRENDRE EN COMPTE LES PRINCIPAUX PROCESSUS THERMODYNAMIQUES DE LA CANOPEE URBAINE, POUR OBTENIR LES VARIABLES THERMODYNAMIQUES (TEMPERATURE ET HUMIDITE) REPRESENTATIVES DU SOL NECESSAIRES A L'ESTIMATION DES ECHANGES AVEC L'ATMOSPHERE. LA DERNIERE PARTIE CONCERNE LA DETERMINATION DE LA RUGOSITE DYNAMIQUE EN MILIEU URBAIN A L'AIDE DE SIMULATIONS NUMERIQUES. CELLES-CI SONT EFFECTUEES AVEC LE CODE DE CALCUL PETITE ECHELLE CHENSI, DONT LA VERSION VOLUMES FINIS A ETE DEVELOPPEE A CETTE OCCASION. LA METHODOLOGIE UTILISEE EST CELLE DES EXPERIENCES NUMERIQUES DE DEVELOPPEMENT DE COUCHE INTERNE AU-DESSUS DE QUARTIERS DE TRES GRANDE ENVERGURE CONSTITUES PAR DES ARRANGEMENTS REGULIERS DE BATIMENTS STYLISES. DANS LE CADRE DE LA THEORIE DE SIMILITUDE DE MONIN-OBUKHOV, L'ANALYSE DE LA SOUS-COUCHE EN EQUILIBRE A L'INTERIEUR DE LA COUCHE INTERNE FOURNIT LES PARAMETRES DE RUGOSITE DYNAMIQUE INTRINSEQUE DU QUARTIER. ON ANALYSE FINALEMENT LES LIMITES DE VALIDITE DE CETTE THEORIE POUR L'ATMOSPHERE URBAINE.
Author: Alexander Baklanov
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3642002986
Category : Science
Languages : en
Pages : 185
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Book Description
This book for the first time gives an overall view of the current situation in urbanization of meteorological and air quality models around the world. It discusses and makes recommendations on the best practice and strategy for urbanization of different types of meteorological and air quality models. Based on the selected presentations given at the COST728 workshop, the contributions are arranged in four parts: urban morphology and databases; parameterizations of urban canopy; strategy for urbanization of different types of models; and evaluation and city case studies / field studies. The chapters treat either dynamic (on wind and turbulent) and thermal effects (on temperature and energy in general). The final chapter of this volume summarizes the discussion and conclusions from the four main topics and provides recommendations and future requirements. This monograph is oriented towards numerical weather prediction and air quality modelling communities.
Author: Kevin Hamilton
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 0387497919
Category : Science
Languages : en
Pages : 298
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Book Description
This highly relevant text documents the first international meeting focused specifically on high-resolution atmospheric and oceanic modeling. It was held recently at the Earth Simulator Center in Yokohama, Japan. Rather than producing a standard conference proceedings volume, the editors have decided to compose this volume entirely of papers written by invited speakers at the meeting, who report on their most exciting recent results involving high resolution modeling.
Author: Frédéric Hourdin
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 227
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Book Description
LE MODELE DE CIRCULATION GENERALE ATMOSPHERIQUE DU LABORATOIRE DE METEOROLOGIE DYNAMIQUE DU CNRS A ETE ADAPTE A D'AUTRES CONDITIONS PLANETAIRES.UN MODELE MARTIEN A ETE DEVELOPPE EN ADAPTANT UN CODE DE TRANSFERT RADIATIF TERRESTRE PRECIS ET EN LE VALIDANT PAR COMPARAISON A DES CALCULS RAIE-PAR-RAIE. LE MODELE REPRODUIT AVEC PRECISION LES OBSERVATIONS EXISTANTES, NOTAMMENT LES PRESSIONS DE SURFACE ENREGISTREES PAR LES MISSIONS VIKING. LES SIMULATIONS MONTRENT QUE LES GRANDES OSCILLATIONS SAISONNIERES DE LA PRESSION, AUPARAVANT ATTRIBUEES A LA SEULE CONDENSATION SAISONNIERE DU GAZ CARBONIQUE DANS LES CALOTTES, SONT EN FAIT FORTEMENT AFFECTEES PAR DES EFFETS DYNAMIQUES ET OROGRAPHIQUES. LE MODELE A ENSUITE ETE ADAPTE POUR TITAN (PREMIER MODELE DE CIRCULATION GENERALE DEVELOPPE POUR CETTE ATMOSPHERE). LES SIMULATIONS SUGGERENT L'EXISTENCE D'UNE SUPERROTATION ATMOSPHERIQUE ANALOGUE A CELLE DE VENUS, L'ATMOSPHERE TOURNANT BEAUCOUP PLUS VITE (10 FOIS VERS 200 KM) QUE LA PLANETE SOLIDE. UNE VERSION PLUS GENERALE DU MODELE A ETE DEVELOPPEE: LA DESCRIPTION DE LA PLANETE EST REDUITE A UN JEU DE 20 PARAMETRES. CE MODELE REPRODUIT LES GRANDES LIGNES DE LA CIRCULATION ATMOSPHERIQUE TERRESTRE. POUR UNE TERRE TOURNANT DIX FOIS MOINS VITE ET DONT L'ATMOSPHERE ABSORBE FORTEMENT LE RAYONNEMENT SOLAIRE, LA CIRCULATION ATMOSPHERIQUE SIMULEE S'ACHEMINE VERS UN ETAT DE FORTE SUPERROTATION. CELLE-CI EST CREEE ET ENTRETENUE PAR LE MECANISME PROPOSE PAR GIERASCH EN 1975 POUR VENUS. LES SIMULATIONS METTENT EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DU TRANSPORT VERS L'EQUATEUR DE MOMENT CINETIQUE PAR DES PERTURBATIONS BAROTROPES
Author: Martial Cassalom
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Languages : fr
Pages : 167
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Book Description
LE DEVELOPPEMENT CONTINU DES EQUIPEMENTS INDUSTRIELS OU PARTICULIERS PROVOQUE D'IMPORTANTS CHANGEMENTS DANS L'ATMOSPHERE. CES CHANGEMENTS SE PRODUISENT GENERALEMENT DANS LA PARTIE BASSE DE L'ATMOSPHERE ET PLUS PRECISEMENT DANS LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE (HAUTEUR = 1 KM ENVIRON). LA POLLUTION DE L'ATMOSPHERE, PREND UNE IMPORTANCE DE PLUS EN PLUS GRANDE ET LA SENSIBILITE A LA QUALITE DE L'AIR DANS LES GRANDES METROPOLES N'EST PAS UN PHENOMENE DE MODE: ELLE EST LA CONSEQUENCE DE L'AGGRAVATION RAPIDE DES POLLUTIONS ATMOSPHERIQUES PARTOUT DANS LE MONDE NOTAMMENT DANS LES CENTRES URBAINS. L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE A CONSISTE A METTRE SUR PIED UN OUTIL CAPABLE DE MODELISER PAR DES MOYENS NUMERIQUES LA DIFFUSION DE POLLUANTS ATMOSPHERIQUES STABLES DANS UN ENVIRONNEMENT URBAIN. L'ECHELLE DU DOMAINE CONCERNEE PAR LA PRESENTE ETUDE A NECESSITE L'INTRODUCTION D'UNE METHODE DE DECOMPOSITION DES DOMAINES POUR PALLIER LA DIFFICULTE LIEE AU TRAITEMENT NUMERIQUE DU GRAND NOMBRE DE POINTS DE CALCUL ( 10#7). L'OUTIL NUMERIQUE EST BASE SUR LA CONNAISSANCE DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES (VITESSE DU VENT) SPECIFIEES EN ENTREE DU CALCUL. UN CHAMP A POTENTIEL DE VITESSE EST UTILISE POUR APPROCHER LES FAIBLES CHAMPS DE VENT, ET CALCULER LA DIFFUSION TURBULENTE GRACE AU MODELE K-. DES EXERCICES DE CAS TESTS NUMERIQUES SONT PRESENTES A PETITE ECHELLE. LE CODE DE CALCUL EST ENFIN APPLIQUE A UNE ETUDE D'UN CAS REEL DE POLLUTION DANS LA VILLE DE GRENOBLE. L'ETUDE A CONSISTE A SIMULER LA DISPERSION DE POLLUANTS ISSUS DES REJETS D'UN CENTRE D'INCINERATION DE DECHETS
Author: BRUNO.. ABART
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 414
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Book Description
CETTE THESE CONCERNE LA MODELISATION STATISTIQUE DE LA TURBULENCE SOUMISE A UNE STRATIFICATION THERMIQUE. S'INSCRIVANT DANS LA PERSPECTIVE D'APPLICATIONS A LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS A L'ECHELLE URBAINE, CE TRAVAIL PORTE ESSENTIELLEMENT SUR LA MODELISATION STATISTIQUE AU PREMIER ORDRE. AFIN DE MINIMISER LES EFFETS DE DIFFUSION NUMERIQUE, UNE METHODE DE DISCRETISATION DIRECTE DES OPERATEURS, PRECISE AU SECOND ORDRE SUR MAILLAGE CURVILIGNE, EST CONSTRUITE ET VALIDEE. L'ANALYSE DES EQUATIONS STATISTIQUES DU TENSEUR DE REYNOLDS, DU FLUX DE CHALEUR ET DE LA VARIANCE DE TEMPERATURE, PT2, EN STRATIFICATION STABLE CONDUIT A UNE REPRESENTATION CONCEPTUELLE DE L'ANISOTROPISATION DE LA TURBULENCE ET DES ECHANGES ENTRE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, TKE, ET L'ENERGIE POTENTIELLE. A L'AIDE DE CETTE REPRESENTATION, RESUMEE PAR UNE ANALOGIE HYDRAULIQUE, UN MODELE TKE-EPS, OU EPS EST LE TAUX DE DISSIPATION DE TKE, POUR LA STRATIFICATION STABLE ET UN MODELE A CINQ EQUATIONS DE TRANSPORT SONT CONSTRUITS. UNE SECONDE STRATEGIE CONSISTE A EFFECTUER UN DEVELOPPEMENT LIMITE DES CORRELATIONS TURBULENTES AUTOUR DE L'ETAT D'ISOTROPE EN FONCTION DE L'ECHELLE DE TEMPS DE LA TURBULENCE TAU = TKE/EPS. CETTE APPROCHE, APPLIQUEE AUX EQUATIONS DE TRANSPORT D'UN MODELE DE SECOND ORDRE, CONDUIT A UN MODELE NON LINEAIRE ORIGINAL UTILISANT LES EQUATIONS DE TRANSPORT POUR TKE, EPS ET PT2. CE DERNIER MODELE EST EXPLICITE ET QUADRATIQUE EN TAU. CONTRAIREMENT AUX MODELES EXPLICITES USUELS QUI SE LIMITENT AUX TERMES QUADRATIQUES HOMOGENES DE LA DYNAMIQUE, IL PRESENTE EXPLICITEMENT LES COUPLAGES DE LA DYNAMIQUE ET DE LA THERMIQUE, ET LES TERMES D'HETEROGENEITE. CES TROIS MODELES ET LES MODELES CLASSIQUES DE PREMIER ET SECOND ORDRE DE LA LITTERATURE SONT ANALYSES SUR UN ECOULEMENT DE REFERENCE TURBULENT, CISAILLE ET STRATIFIE STABLE ETUDIE PAR KALTENBACH ET AL., 1994. LA SIMULATION DE DEUX ECOULEMENTS ATMOSPHERIQUES, PRESENTANT DE FORTES HETEROGENEITES DANS LA COUCHE DE SURFACE, PERMETTENT UNE PREMIERE QUALIFICATION DE CES MODELES POUR L'ATMOSPHERE URBAINE : _ L'EVOLUTION DIURNE DE LA COUCHE LIMITE DE WANGARA (CLARK ET AL., 1971), _ LE DEVELOPPEMENT DE LA TEMPETE DE BOULDER (LILLY ET ZIPSER, 1972). POUR CES ECOULEMENTS DE REFERENCE, LE MODELE NON LINEAIRE A TROIS EQUATIONS SE REVELE LE PLUS APTE A DECRIRE LE COMPORTEMENT DE LA TURBULENCE SOUMISE A UNE STRATIFICATION THERMIQUE.
Author: Chi Vuong Nguyen
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 285
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Book Description
La surveillance de la qualité de l'air est actuellement effectuée avec des mesures de concentration et à partir d'outils de modélisation de la dispersion atmosphérique. Ces modèles numériques évaluent les concentrations des polluants avec une résolution spatio-temporelle plus fine que les mesures. Néanmoins, les estimations fournies par ces modèles sont moins précises que les mesures. Dans ce projet de recherche, nous avons étudié les approches de couplage d'échelles et d'assimilation de données pour améliorer les estimations fournies par le modèle de dispersion atmosphérique SIRANE, dédié à l'échelle urbaine. L'approche de couplage d'échelles consiste à déterminer les conditions aux limites d'une simulation à partir d'une autre simulation à plus grande échelle. Au cours de ce travail de thèse, nous avons analysé trois méthodes afin de coupler le modèle urbain SIRANE et le modèle à méso-échelle CHIMERE. Cette étude montre que ces méthodes permettent potentiellement d'estimer la qualité de l'air à l'échelle urbaine de manière plus satisfaisante que les modèles à méso-échelle (utilisés seuls). Cependant, elles n'améliorent pas forcément la modélisation des conditions aux limites d'une simulation à l'échelle urbaine et les estimations fournies par celles-ci. Cela est a priori lié au fait que les estimations fournies par le modèle CHIMERE ne sont pas suffisamment satisfaisantes sur notre cas d'étude. Il est néanmoins possible que ces méthodes améliorent les résultats à l'échelle urbaine en utilisant une simulation à l'échelle régionale de meilleure qualité. L'approche d'assimilation de données consiste à combiner les mesures et les données modélisées afin de déterminer la meilleure estimation de l'état d'un système. Durant cette thèse, nous avons étudié trois méthodes d'assimilation de données : la méthode de débiaisement, la méthode que nous avons nommée modulation de la contribution des sources et la méthode Best Linear Unbiased Estimator. Cette étude indique que ces méthodes permettent globalement d'améliorer les estimations fournies par le modèle SIRANE. L'étude de sensibilité vis-à-vis du nombre de mesures utilisées lors de l'assimilation de données indique qu'en général, plus ce nombre est élevé plus les résultats sont satisfaisants. Enfin, les résultats montrent que les performances statistiques associées à ces trois méthodes d'assimilation de données sont globalement comparables entre elles sur notre cas d'étude.
Author: Falama Souley
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Category : Air
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'effet de la pollution atmosphérique se fait de plus en plus ressentir de nos jours. Plusieurs études font valoir la nécessité de développer des techniques de mesures et de simulations pour la surveillance continue de son évolution dans l'atmosphère. La modélisation numérique est de plus en plus utilisée pour estimer la dispersion des nuages de polluants dans le temps et dans l'espace. Elle présente a priori des avantages certains par rapport aux techniques physiques que sont les essais in situ ou à échelle réduite. La présente étude consiste en une modélisation inverse des concentrations de CO2 obtenues à l'été 2007 par la mesure en continu sur le site de Lethbridge, Alberta (Fluxnet Canada). Cette première étape dite de "calage de modèle" a permis ainsi d'optimiser les paramètres d'entrée du modèle de chimie-transport. Il a ainsi été possible de s'assurer de la qualité et de la reproductibilité des simulations par rapport aux observations. L'écart relatif maximal (de l'ordre de 12,3 %) entre simulations et observations sur le site (mai-août 2007) démontrent la bonne qualité des données d'entrée du modèle. Nos résultats ont montré également la grande influence des vents sur ce site dans la dispersion atmosphérique des polluants. Les vents de l'ordre de 44 km/h dispersent les polluants (ici le CO2), tandis que ceux de l'ordre de 7 km/h favorisent l'accumulation des polluants sur le site de mesure. Dans une seconde étape, les concentrations de CO2 et de CH4 mesurées sur le champ expérimental de culture de l'Université Laval au cours de l'été 2005, grâce au dispositif conçu au LP AM (Laboratoire de physique atomique et moléculaire, Département de physique de génie physique et d'optique, Université Laval), ont été calculées grâce à nos codes (TRANSCHIM). Une erreur relative maximale de ~7 % pour le CH4 et de ~2 % pour le CO2 ont été observées entre les mesures et les simulations. Une fois de plus la grande influence du vent sur la dispersion atmosphérique des polluants a été mise en évidence. Les indicateurs statistiques, choisis pour déterminer la qualité des résultats dans cette deuxième étape, ont été généralement meilleurs malgré certaines données qui semblaient parfois physiquement irréalistes. Néanmoins le but de jeter les jalons d'une recherche combinée de mesures expérimentales et de simulations numériques conduisant à des résultats convergents a été atteint.
