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APR clos > Présentation de l'appel


• ESCOMPTE

DATE DE CLOTURE : 29 novembre 2002

La campagne ESCOMPTE (Expérience sur site pour contraindre les modèles de pollution atmosphérique et de transport d’émissions), menée en 2001 et financée notamment par le ministère chargé de l’environement, l’ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie), l’INSU (Institut national des sciences de l’univers), …a fait l’objet d’une évaluation favorable de la part des instances du Programme National de Chimie Atmosphérique (PNCA) et du programme de recherche interorganisme pour une meilleure qualité de l’air à l’échelle locale (PRIMEQUAL).

Les thèmes retenus sont :
1. Analyse et cartographie des données
2. Évaluation des données d’émissions
3. Processus Dynamiques
4. Bilan de l’ozone et Processus chimiques
5. Particules
6. Évaluation des modèles, sensibilité et incertitudes
7. Simulation de scénarios de réductions d’émissions :
8. Prévision des pics d’ozone
9. Outils et techniques pour le suivi de la qualité de l'air
10. Généralisation des observations climatologiques et extension des conclusions

Cette campagne scientifique de grande ampleur (environ 80 équipes françaises et étrangères, des moyens considérables mis en oeuvre tels que avions, bateaux, lidars, radars, sodars, labos mobiles, radiosondages …) a fourni de nombreuses données de très grande qualité sur la pollution atmosphérique dans la région de Marseille-Fos-Berre. Les objectifs essentiels de cette campagne étaient d’une part l’élaboration d’une base de données complète pour valider les différents modèles physicochimiques développés par la communauté scientifique et d’autre part la fourniture de champs expérimentaux et d’informations dynamiques et chimiques destinées à bien documenter la physico-chimie de cette région. De plus, l’élaboration d’un cadastre d’émissions très détaillé a été financé et ce cadastre sera disponible pour les études relatives au présent APR (à partir de fin juin 2002). Les objectifs du programme PRIMEQUAL 2 - PREDIT étant, en priorité de fournir des outils d’aide à la décision, l’APR spécifique ESCOMPTE doit permettre de répondre à un certain nombre de préoccupations des pouvoirs publics. En accord avec le PNCA, les instances de PRIMEQUAL 2 les ont classées selon 10 thèmes, hiérarchisés et orientés en termes de questions de recherche :
analyse et cartographie des données ; évaluation des données d’émissions ; processus dynamiques ; bilan de l’ozone et processus chimiques ; particules ; évaluation des modèles, sensibilité et incertitudes ; simulation de scénarios de réductions d’émissions ; prévision des pics d’ozone ; outils et techniques pour le suivi de la qualité de l’air ; généralisation des observations climatologiques et extension des conclusions d’ESCOMPTE à d’autres régions.

Ces questions doivent permettre aux chercheurs de se coordonner autour des différentes thématiques (émissions-cadastre, processus dynamiques, processus chimiques et particules) afin de bien étayer les aspects concernant la modélisation. Du fait de la hiérarchisation des questions, certaines d’entre elles sont semblables pour des thèmes différents (ex : pour l’ozone et pour les particules). Les instances souhaitent que les proposants présentent des approches bien coordonnées entre les différentes disciplines (physico-chimie, dynamique, émissions, etc.), ainsi qu’entre les différents groupes de modélisation en ce qui concerne les travaux de simulations. Par ailleurs, les questions concernant les études de scénarios de réductions d’émissions nécessitent, entre autres, une analyse des différents scénarios envisageables et la disponibilité des différents types d’activité au sein du cadastre d’émissions. Une concertation doit donc préalablement avoir lieu entre les équipes compétentes pour proposer des scénarios réalistes (MEDD, ADEME, GAS ESCOMPTE, fournisseurs de cadastres, réseaux de surveillance de la qualité de l’air...). Il est cependant proposé que, sur ce sujet, des lettres d’intention soient envoyées sur la base des propositions faites au paragraphe VII, afin de permettre la mise en place d’un « groupe » scénarios ESCOMPTE.
Cet appel à propositions de recherche s’adresse uniquement aux équipes de la communauté ESCOMPTE figurant sur la liste en annexe, seules ces équipes ayant actuellement accès à la base de données (annexe II).

I Analyse et cartographie des données

1. Analyse des distributions spatiales et temporelles des polluants primaires et secondaires sur la zone ESCOMPTE :

• cartographie des principaux indicateurs de pollution mesurés dans ESCOMPTE ;
• définitions de zones (d’étude) homogènes et cohérentes en terme de dynamique et de photochimie en insistant particulièrement sur les périodes d’observation intensive (POI).

2. Analyse critique des travaux de comparaison mesures/modèles et d’assimilation :

• analyse de la représentativité des mesures ;
• mode opératoire d’utilisation de fonctions statistiques et géostatistiques pour le calage des modèles ;
• perspectives d’assimilation de données, transposition opérationnelle.

II Évaluation des données d’émissions

1. Les mesure des champs (3D) de concentration de traceurs chimiques (incluant les rapports de traceurs) permettent-elles de valider les cadastres d’émissions établis sur la zone ESCOMPTE.
2. Utilisation de méthodes inverses pour l’optimisation de l’inventaire des émissions.
3. Evaluation de l’incertitude dans les cadastres.
4. Sensibilité des résultats des modèles à la résolution spatiale de l’inventaire des émissions.

III Processus Dynamiques

Il s’agit de construire l’analyse dynamique en relation avec l’analyse chimique

1. Définition de zones (d’étude) homogènes et cohérentes en terme de dynamique et de photochimie. Analyse de l’évolution de ces zones dans l’espace et le temps.
2. Quelles ont été les situations météorologiques et micro- météorologiques les plus propices à l’apparition des pics horaires et des doses d’exposition (sur 24 h par exemple) les plus élevés dans la zone ESCOMPTE lors des POI ?
3. Quelle est la structure de la couche limite atmosphérique sur la zone ESCOMPTE ; comment et combien échange-t-elle avec la troposphère libre et peut-on caractériser les évolutions diurnes de ces transferts et leur variabilités? En particulier, les observations dynamiques et chimiques permettent – elles d’analyser les couplages et découplages entre l’atmosphère libre et la Couche limite urbaine (CLU) ?
4. Comment se comportent les panaches urbains et industriels dans le contexte des écoulements observés ?

IV Bilan de l’ozone et Processus chimiques

Il convient de bien articuler l’aspect dynamique (transport, entraînement) avec la chimie de l’ozone.

1. Quelle est l’importance, absolue et relative, des différents termes de l’équation de bilan de l’ozone, dans le temps et dans l’espace ?
2. Quels sont les taux nets de production d’ozone par secteurs de la zone ESCOMPTE (distribution spatiale, variabilité au cours des différentes POI ) ?
3. Quelle est l’importance des COV et des NOx d’origines anthropiques et biogènes pour la production photochimique d’ozone ?
4. Peut-on indiquer les régions-sources des apports extérieurs ? Est- il possible de quantifier le bilan de ces apports extérieurs à la zone ESCOMPTE lors des POI (contribution des sources longue-distance par rapport aux sources locales) ? Dans les conditions de brise de mer rencontrées y a-t-il une chimie particulière ou/et des caractéristiques singulières de l’aérologie maritime ? Peut-on quantifier les transports de polluants vers l’extérieur ? Cibles : polluants primaires, polluants secondaires.

V Particules

1. Est- il possible de quantifier le bilan des apports extérieurs à la zone ESCOMPTE lors des POI (contribution des sources « longue-distance » par rapport aux sources locales) ? Cibles : particules primaires et secondaires .
2. La production photochimique des particules est-elle significative sur la zone lors des POI et peut-on décrire la nature chimique de ces particules et la contribution des diverses sources ?
3. Rôle des aérosols dans la formation de l’ozone (chimie hétérogène, fréquences de photolyse).
4. Impact des aérosols sur le bilan radiatif ?
5. Analyse de la contribution en taille et en masse de l’aérosol marin lors des POI.

VI Évaluation des modèles, sensibilité et incertitudes

1. Quantification des différents modèles par rapport aux observations (aspects dynamiques, chimiques, radiatifs).
2. Quels sont les facteurs les plus contraignants pour les modèles (études de sensibilité) : émissions (spéciation des COVNM), occupation des sols, dynamique (au sol, en altitude), chimie (nombre d’espèces et de réactions), … ?
3. Quantification des incertitudes dans la simulation des indicateurs de pollutions (maxima, moyennes, flux et dépôts d’ozone, AOT 40, surfaces de dépassements des seuils, dépôts de polluants).
4. Quelles ont été les zones géographiques sources de polluants primaires et secondaires les plus importantes sur la zone ESCOMPTE lors des POI (Analyse par secteur) ?

• Analyse de l’impact des sources industrielles en particulier de celles situées sur le pourtour de l’étang de Berre ;
• Analyse de l’impact du trafic routier en particulier sur les agglomérations d’Aix, Marseille, Avignon et Toulon ;
• Analyse de l’impact des sources biogènes.

VII Simulation de scénarios de réductions d’émissions :

Propositions de scénarios de réductions des émissions lors des POI : une distinction est faite entre les mesures d’urgence et les mesures permanentes, i.e. effet des mesures à long terme (e.i. protocole de Göteborg sur les pics d’ozone). Les scénarios d’abattements des émissions concerneront en priorité la zone ESCOMPTE. Toutefois, il sera important de prendre en compte également l’impact, dans la zone d’ESCOMPTE, d’hypothèses réalistes de réductions permanentes ou d’urgence concernant les zones d’origine des apports extérieurs.
Il s’agit d’apporter des réponses aux deux questions suivantes :

• Pour une pointe de pollution par l’ozone, quelles auraient été les actions les plus efficaces dans les jours précédents pour l’éviter ?
• Quelles modifications réalistes des émissions peut-on proposer afin de réduire les niveaux de fonds ? Il est souhaité que les travaux s’intéressent en priorité à la combinaison des actions à mettre en oeuvre afin de respecter les normes actuelles et futures. Parmi les actions combinées de réduction d’émissions, une attention particulière sera portée sur les points suivants : Pour les pointes de pollution :
• Modifications des conditions de trafic (circulation alternée, diminution de la vitesse des véhicules).
• Modifications des normes d’émissions fugitives de COVNM (chimie, raffinerie).
• Réduction des émissions de NOx des sources fixes.
• Modifications des d’émissions de COVNM du port autonome et/ou de l’aéroport.
• Part du trafic aérien sur la distribution verticale des concentrations d’ozone.
• Conséquence des nouvelles normes européennes 2005, 2015, notamment en matière d’émissions diffuses de COVNM par les transports (réservoirs, distribut ion de combustibles).
• Utilisation d’essence reformulée.
• Impact des émissions des stations d’essence dans les conditions favorables à des pics de pollution ?
• Impact de la fermeture de certains axes routiers. Pour les pointes de pollution et la pollution de fond :
• Impact de la zone de Marseille Berre en ZPS (Zone de protection Spéciale sur une grande agglomération avec prescriptions particulières visant à réduire les émissions de façon permanente et notamment avec des contraintes plus fortes qu’ailleurs sur les émissions industrielles).
• Impact d’une réduction simultanée ou séparée des émissions de COV et de NOx (les aspects sources mobiles et fixes sont à prendre en compte).
• Influence du passage à l’heure d’été par rapport à l’heure d’hiver sur les teneurs en ozone sur la zone ESCOMPTE et en Région PACA.
• Influence de la modification des horaires du trafic due à la réduction du temps de travail.
• Action sur les deux roues et les moteurs (tondeuses..) .
• Contribution des solvants (pour peinture …)
• Compte tenu de la structure de la zone de Marseille quels aménagements territoriaux (bretelles autoroutières, etc.) seraient susceptibles de réduire la pollution par l’ozone ?

VIII Prévision des pics d’ozone

L’analyse des POI d’ESCOMPTE permet-elle d’améliorer la prévision numérique des pics de pollution à une échéance d’un ou deux jours d’avance ? Une comparaison entre des approches statistiques et déterministes est souhaitée.

IX Outils et techniques pour le suivi de la qualité de l’air

1. Analyse des besoins en mesures (type de composé, localisation, fréquence, …) pour les différentes méthodes de modélisation (cartographie, prévision, simulation, combinaison pour surveillance réglementaire, …)
2. Analyse de la représentativité des mesures de routine par rapport aux mesures intensives (représentativité spatiale, représentativité des techniques de mesures)

X Généralisation des observations climatologiques et extension des conclusions d’ESCOMPTE à d’autres régions

1. Toutes les questions précédentes se rapportent à la zone ESCOMPTE au cours de la campagne. Dans quelle mesure est- il possible d’extrapoler les réponses à d’autres périodes et sur d’autres zones (par exemple aux Alpes Maritimes) ?
2. Indépendamment des pointes de pollution, peut-on caractériser la pollution de fond ?


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