Centre d'Enseignement et de Recherche en Environnement Atmosphérique Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Stéphanie Lacour.

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1 Centre d'Enseignement et de Recherche en Environnement Atmosphérique Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Stéphanie Lacour R.S.T. "Air"24/03/2005

2 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Objectifs Etude préliminaire sur une rue canyon Bords de route et modèles gaussiens Bords de route et modèles eulériens Résultats intermédiaires

3 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Objectifs Constat Les infrastructures routières génèrent une pollution atmosphérique diffuse qui peut avoir des effets à long terme sur la santé des riverains. La variabilité des concentrations est très grande. => Distorsion entre l'échelle d'espace et l'échelle de temps => Incertitudes difficiles à prendre en compte Trouver une méthodologie permettant de sélectionner différentes situations pour fournir une estimation des concentrations annuelles moyennes et de leur variabilité

4 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Données mesures d'état initial:campagnes semi-ponctuelle (espace et en temps) - données horaires de concentrations de fond - données /15jours de concentrations en qq points - données métérologiques agrégées (rose des vents...) Modèles modèles gaussiens: description de la chronique temporelle modèles CFD: description spatiale détaillée validation modèle/mesure sur l'état initial étude de scénario avec/sans projet Etude

5 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Etude d'une rue canyon 1 an de données horaires (1994,1995) météorologie: u, theta, T, Rad fond urbain : NO, NO2, O3,CO capteur rue : NO, NO2, O3,CO

6 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Forte pollution primaire Forte pollution ozone Température élevée vent faible CO fond Direction CO rue Température, Rad NOx fond NO2 rue Ozone fond Vitesse V1, V2 : 60% de la variance V3 ~ 7 % index du jour, TMJA Analyse statistique Bd * Corrélation météo/concentrations * Role important incidence du vent * 3 classes de situations Etude d'une rue canyon

7 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique +--------+-------------------+-------------------+----------------------------+ | V.TEST | MOYENNES | ECARTS TYPES | VARIABLES CARACTERISTIQUES | | | CLASSE GENERALE | CLASSE GENERAL | NUM.LIBELLE IDEN | +--------+-------------------+-------------------+----------------------------+ | CLASSE 1 / 3 ( POIDS = 837.00 EFFECTIF = 837 ) aa1a | | 27.79 | 23.04 14.83 | 10.55 11.58 | 15. O3 street | | 25.96 | 239.84 184.65 | 50.20 83.37 | 7. Direction vent | | 22.21 | 6.29 5.13 | 1.97 2.04 | 6. Vitesse du vent | | 11.35 | 34.55 30.09 | 11.42 15.41 | 14. O3 back | | | | | | | -15.30 | 0.24 0.31 | 0.08 0.18 | 16. CO back | | -21.41 | 12.06 20.95 | 5.05 16.29 | 10. NOx back | | -26.43 | 9.59 14.64 | 4.13 7.49 | 12. NO2 back | | -31.71 | 18.40 29.57 | 7.52 13.82 | 13. NO2 street | | -32.12 | 41.06 101.74 | 24.09 74.09 | 11. NOx street | | -32.22 | 0.77 1.59 | 0.40 0.99 | 17. CO street | +--------+-------------------+-------------------+----------------------------+ | CLASSE 2 / 3 ( POIDS = 427.00 EFFECTIF = 427 ) aa2a | | 25.45 | 17.18 8.84 | 6.53 7.73 | 9. Temperature | | 23.46 | 43.31 29.57 | 8.70 13.82 | 13. NO2 street | | 23.44 | 572.31 315.46 | 183.81 258.45 | 8. Global radiation | | 18.95 | 42.47 30.09 | 12.47 15.41 | 14. O3 back | | 14.62 | 2.21 1.59 | 0.53 0.99 | 17. CO street | | 13.87 | 145.30 101.74 | 45.00 74.09 | 11. NOx street | | | | | | | -11.04 | 0.23 0.31 | 0.07 0.18 | 16. CO back | | -16.58 | 3.69 5.13 | 1.12 2.04 | 6. Vitesse du vent | | -27.01 | 89.17 184.65 | 59.70 83.37 | 7. Direction du vent | +--------+-------------------+-------------------+----------------------------+ | CLASSE 3 / 3 ( POIDS = 571.00 EFFECTIF = 571 ) aa3a | | 28.12 | 21.95 14.64 | 6.63 7.49 | 12. NO2 back | | 26.54 | 0.48 0.31 | 0.23 0.18 | 16. CO back | | 25.03 | 35.12 20.95 | 21.30 16.29 | 10. NOx back | | 21.90 | 158.10 101.74 | 72.68 74.09 | 11. NOx street | | 21.32 | 2.33 1.59 | 0.96 0.99 | 17. CO street | | 12.71 | 35.67 29.57 | 10.61 13.82 | 13. NO2 street | | | | | | | -8.76 | 4.51 5.13 | 1.70 2.04 | 6. Vitesse du vent | | -21.27 | 3.13 8.84 | 4.10 7.73 | 9. Temperature | | -24.52 | 95.33 315.46 | 103.12 258.45 | 8. Global radiation | | -29.51 | 14.30 30.09 | 7.89 15.41 | 14. O3 back | +--------+-------------------+-------------------+----------------------------+ chaud et ensoleillé vent faible ozone fort vent fort pollution primaire faible ou intermédiaire vent faible froid pollution primaire forte Etude d'une rue canyon

8 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique * Structure du nuage identique pour des sous-ensembles de la Bd * Structure retrouvée sur Paris, Orléans (pas d'info météo) * Robustesse selon le choix des variables explicatives * Adaptée au cas NO2, O3 =) Situations réalistes et contrastées =) Structure en 3 classes * Représentativité des situations * Nombre de simulations limitées * Hors topographie complexe

9 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route => Exploiter la base de données rue-canyon => Améliorer la méthode de sélection des situations => Diminuer les effets topographiques

10 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route CalineX: Benson UCD2001: Held....

11 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route C(x,y,z)= C fond + q. [1/ (u.б)] [exp(y/z,б,ys,zs)] б : sigma - expansion du panache u : vitesse du vent q : intensité de la source x,y,z: position capteur xs,ys,zs: position élément source

12 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route б : sigma - expansion du panache fonction de la distance, état de l'atmosphère (?), type de rejets...

13 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route б : sigma - expansion du panache fonction de la distance, état de l'atmosphère (?), type de rejets... ADMS

14 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route Sensibilité aux coefficients sigma utilisés Problèmes des grands angles de vent ADMS

15 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route C(x,y,z)= C fond + q. [1/ (u.б)]. [exp(y/z,б,ys,zs)] = C fond + q. [1/ u] [1/ б] [exp(y/z,б,ys,zs)] = C fond + q [1/ u] [b exp(-ax)] fit, angle <60 * analogie Zhu/2002/ * formule simplifiée * mauvais pour les grands angles de vent

16 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route C = C fond + q [1/ u]. [b exp(-ax)]

17 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route Concentrations Fréquence directionMoyenne de trafic Moyenne de u vent

18 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route Balayage de la rose des vents

19 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Gaussien et bords de route C = C fond + q [1/ u]. [b exp(-ax)] Passif Réactif C(passif) = C fond + q [1/ u]. [b exp(-ax)] C(réactif) = C(passif) – x(Cpassif, Cbackground) Non linéaire Dépend d'autres variables.... à suivre

20 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route => Problèmes des substances réactives: NO2, particules => Formulation de modèles simplifiés réactifs => Problèmes des cas multi-sources Géométrie complexe: Mercure Géométrie simple: Polair3D-local

21 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route Géométrie simple: Polair3D-local => schéma NO2 sans hypothèse d'équilibre photochimique => modèle aérosol => hypothèses météorologiques identiques au gaussien => pas d'obstacle à l'écoulement => prise en compte possible des effets liés à la pluie => prise en compte des dép ô ts

22 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route

23 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route

24 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route

25 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route

26 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Eulérien et bords de route

27 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Résultats intermédiaires et perspectives * 3 classes de situations de pollutions + effet d'incidence du vent + obstacles => "Mercure" Rue canyon + effet de la chimie aux abord d'un tunnel => "Mercure" tunnel => Ratio NO2 tunnel * vers des plans d'expériences pour la pollution chronique

28 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Résultats intermédiaires et perspectives * Modèle eulérien : Polair3D local - modèle NO2+ aérosol en cours de développement - 3 classes de situations de pollutions => vers x classes - analyses de sensibilité sur les aérosols

29 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Résultats intermédiaires et perspectives * Modèles gaussiens + attention aux sigmas + attention aux grands angles de vent + attention aux grandes lignes droites + formule simplifié de type Zhu + balayage de la rose des vents + NO2 à voir

30 R.S.T. "Air"24/03/2005 Classification de situations pour l'étude de la pollution chronique Résultats intermédiaires et perspectives * Comparaison à des mesures - mesures météorologiques détaillées (diffusion) - mesures de concentrations détaillées (variabilité, site rural) - mesures de trafic détaillées (variabilité) => formation aux modèles gaussiens => aérosols et dépots de particules/ETM ? => projet d'étude de site ? => exploitation de bases de données existantes Perspectives de collaboration