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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation de la pollution atmosphérique'
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Khlaifi, Anis. "Estimation des sources de pollution atmosphérique par modélisation inversée." Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120067.
Full textAbstract:
L’identification des sources de pollution et de leurs contributions à partir des mesures dans leur environnement a été traitée par deux approches, adaptées à deux problématiques différentes. Dans le premier cas, l’objectif est l’identification des sources en aveugle, par leurs profils (signatures), suivie éventuellement par la détermination de leurs contributions. Il s’agit de sources complexes, dont le profil d’émission est inconnu et comprend plusieurs espèces. C’est à travers les mesures des différentes espèces dans l’environnement, en utilisant des méthodes statistiques de reconnaissance des formes (ACP, PMF, CAH, ACPN, ACI), qu’on cherche à mettre en évidence les profils des sources. L’intérêt général de cette problématique s’inscrit dans le cadre de l’évaluation de l’impact des sources d’aérosols. Dans le deuxième cas, la différenciation entre les sources ne se fait plus par leur profil, car il s’agit d’une seule espèce chimique, et on se propose d’estimer les contributions (en termes d’émission) des sources chroniques et connues. Nous avons développé un couplage original entre le modèle gaussien de Pasquill et les algorithmes génétiques, pour résoudre le problème inverse : déterminer les émissions des sources à partir des mesures d’un réseau de surveillance de la qualité de l’air. L’estimation de ces émissions peut se faire dans un but de surveillance des sources ou bien d’inventaire et analyse des émissions. Nos résultats montrent les différentes configurations liées à l’inversion d’un modèle physique et débouchent sur le développement d’une méthodologie permettant une conception optimale d’un réseau de mesure permettant de remonter aux émissions des sources<br>The identification of the pollution sources and their contributions using the measures in their environment was treated by two approaches, adapted to two different problems. In the first case, the objective is the identification of the sources as a blind source separation, by their profiles (fingerprints), and the estimation of their contributions. They are complex sources, whose emission profiles are unknown and include several species. It is through the measurements of the various species in the environment, by using statistical methods of pattern recognition (PCA, PMF, HC, KPCA, ICA), that we determined the sources profiles. The general interest of these problems lies within the evaluation of the impact of the aerosols sources. In the second case, the separation among the sources is not done any more by their profile, because there is only one chemical species; in this case, the purpose is to estimate the contributions of the chronic and known sources. We developed an original coupling between the Pasquill gaussian model and the genetic algorithms, to solve the inverse problem: source emission estimation from the measurements of an air quality monitoring network. This estimation can be realized with the aim of sources monitoring or emission inventory. Our results revealed various configurations related to the inversion of a physical model and led to the development of a methodology allowing an optimal network design
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Loup, Pierre. "Modélisation de l'exposition individuelle à la pollution atmosphérique." Montpellier 1, 2005. http://www.theses.fr/2005MON1T016.
Full textAbstract:
L'objectif général de ce travail est de proposer un modèle prédictif de l'exposition individuelle à la pollution photo-chimique (NO2 et O3) permettant d'estimer la quantité de polluants à laquelle un sujet est exposé en fonction d'un nombre limité de variables environnementales, sociales, domestiques et d'exposition agrégées. Dans cette optique, une étude portant sur 600 personnes a été mise en place sur 2 villes de la région Languedoc-Roussillon (300 personnes sur la ville de Montpellier et 300 personnes sur la ville de Nîmes). Préalablement à la phase de modélisation, une étude de la fiabilité de la méthode de l'échantillonnage passif utilisée pour les mesures individuelles a été réalisée. Différents modèles de l'exposition individuelle pour les deux polluants étudiés sont ensuite présentés et discutés. Pour le NO2 les résultats montrent une grande influence de la pollution de l'habitat sur la pollution individuelle. Le tabagisme actif, le temps passé en transport et la saison constituent également des facteurs influençant l'exposition individuelle au NO2. Les résultats obtenus pour l'O3 sont moins stables car les paramètres météorologiques peuvent perturber directement la mesure par échantillonnage passif. Cependant, le modèle met notamment en évidence l'influence de la saison (exposition plus forte en été) et de l'environnement extérieur à l'habitat. Les personnes actives sont moins exposées, les horaires classiques de travail correspondant aux périodes de la journée où les niveaux d'ozone sont les plus élevés.
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Philippe, Christelle. "Analyse de la pollution atmosphérique aux échelles locale et régionale. Modélisation spatiale et temporelle à l'aide d'une méthode de scénarios épisodiques." Rouen, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAM0005.
Full textAbstract:
Pour évaluer l'impact d'une exposition à long terme à une pollution atmosphérique, il est nécessaire de procéder à des simulations sur de longues périodes (plusieurs mois, voire plusieurs années). Dans certains cas comme la pollution photochimique, le temps de calcul est rédhibitoire. Cela pousse soit vers une intensification des calculs grâce à la parallélisation, soit vers la simulation de scénarios représentatifs. Durant cette thèse, nous avons procédé à la parallélisation du code TRANSCHIM. L'efficacité obtenue pour des simulations avec une chimie photo oxydante est satisfaisante, mais le gain de temps reste limité pour des simulations inertes. De plus, dans le cadre du projet CITY DELTA, une méthode de scénarios épisodiques a été développée pour évaluer les concentrations de fond sur la région parisienne. Cette méthode, basée sur le tri statistique de journées météorologiques, a été validée par confrontation aux mesures de capteurs pour la période étudiée (avril à septembre 1999).
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Balde, Hambaliou. "Modélisation de la pollution atmosphérique de scalaires passifs par faibles vents." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2011. http://www.theses.fr/2011EVRY0001/document.
Full textAbstract:
La plupart des épisodes de pollution atmosphérique intense apparaissent lors des situations des vents faibles. Les modèles de pollution atmosphérique surestiment ou sous-estiment les concentrations dans ces conditions, en fonction des modèles des écarts-types (σi avec i=x,y,z) de dispersion auxquels ils sont associés. Ceci a été mis en évidence dans la première partie de cette thèse où on a évalué l’efficacité de 5 modèles de dispersion associés à 6 modèles des écarts-types, en se servant de 5 bases des données internationales. Dans la deuxième partie, nous avons développé deux modèles écarts-types de dispersion (S_LMEE_Ond et S_LMEE_Taylor) à partir de bases de données expérimentales appropriées. On a montré ainsi que pour les vents faibles, la vitesse instantanée du vent est non-stationnaire et qu’elle est caractérisée par des fluctuations rapides (aléatoires ou turbulentes) et des fluctuations lentes (organisées). Les fluctuations turbulentes favorisent le mélange des particules à l’intérieur du panache et les fluctuations lentes entrainent leur transport horizontal. Les modèles des écarts-types développés dans cette thèse semblent mieux appropriés pour étudier la dispersion des particules par faibles vents. Le modèle S_LMEE_Taylor est fonction du module moyen de la vitesse du vent (V) et des écarts-types des fluctuations organisées (σu et σv). Des modèles ARX multivariables et autorégressifs ont été développés dans un environnement MATLAB pour la prédiction de ces paramètres avec un horizon de 10 mn et 30 min<br>The most intense air pollution episodes occur in situations of low winds. The air pollution models overestimate or underestimate the levels in these conditions, according to models of standard deviations (σi with i = x, y, z) dispersion which they are associated. This was highlighted in the irst part of this thesis where we evaluated the efficacy of five models of dispersal patterns associated with six standard deviations, using five international databases. In the second part, we have developed two models of dispersal standard deviations (S_LMEE_Ond and S_LMEE_Taylor) from experimental databases appropriate. It has been shown and for light winds, the wind speed is non-stationary and ischaracterized by rapid fluctuations (random or turbulent) and slow fluctuations (organized). Turbulent fluctuations promote mixing of particles within the plume and slow fluctuations leading to their horizontal transport. Models of deviations developed in this thesis seem more appropriate to study the dispersion of particles by low winds. The model is based on the module S_LMEE_Taylor average wind speed (V) and standard deviations of fluctuations organized (σu and σv). ARX models and multivariate autoregressive have been developed in MATLAB to predict these parameters with a 10 min and 30 min
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Glockner, Stéphane. "Contribution à la modélisation de la pollution atmosphérique dans les villes." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12332.
Full textAbstract:
La pollution générée par la circulation automobile au coeur de la ville ainsi que par les activités industrielles à sa périphérie est un problème aigu des grandes cités. Une fois émis dans l'atmosphère, les polluants subissent deux types de contraintes : d'une part ils réagissent chimiquement entre eux donnant naissance à de nouveaux polluants tels que l'ozone, et d'autre part ils sont transportés par les vents. Nous avons choisi de travailler à la fois sur les aspects dynamiques, thermiques et chimiques de la pollution ainsi et ce aux différentes échelles des phénomènes : l'échelle locale autour d'un groupe de bâtiments et la méso-échelle pour la modélisation complète d'une ville. Notre ambition n'est pas de réaliser un modèle complet mais d'avancer pas à pas sur chacun de ces aspects. Nous avons participé au développement d'un code de calcul qui pourra ensuite être complété et utilisé pour des études plus concrètes d'épisodes de pollution. Le premier chapitre est consacré à une description de la couche limite atmosphérique. Les chapitres deux et trois présentent les modèles utilisés et le résultat de simulations numériques. Nous insistons particulièrement sur les modèles de turbulence k-8, RNG et v 2-f, sur les modèles de rayonnement ainsi que les lois de paroi dynamiques et thermiques permettant la prise en compte de la rugosité de surface. Le dernier chapitre est consacré à la chimie de l'atmosphère. Nous avons également développé un solveur général traitant un nombre quelconque d'équations de transport couplées par une cinétique chimique raide ainsi qu'une cinétique simplifiée de l'ozone.
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Thouron, Laëtitia. "Modélisation dynamique multi-échelle de la pollution atmosphérique en milieu urbain." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1206/document.
Full textAbstract:
La pollution atmosphérique en milieu urbain a été identifiée comme une cause importante d’impacts sanitaires, y compris de décès prématurés. En particulier, les concentrations ambiantes de polluants gazeux tels que le dioxyde d’azote (NO2) et de particules (PM10 et PM2,5) sont réglementées, ce qui implique que des stratégies de réductions d’émissions doivent être mises en place pour diminuer ces concentrations dans les lieux où la réglementation correspondante n’est pas respectée. Par ailleurs, la pollution atmosphérique peut contribuer à la contamination d’autres milieux, par exemple à travers la contribution des dépôts atmosphériques à la contamination des eaux de ruissellement.Les aspects multifactoriels et multiéchelle de la pollution en ville rendent l’identification des sources difficile. En effet, le milieu urbain est un espace hétérogène caractérisé par des structures architecturales complexes (bâti ancien côtoyant un bâti plus moderne, zones résidentielles, commerciales, industrielles, axes routiers…), des émissions de polluants atmosphériques non uniformes et par conséquent une exposition de la population à la pollution qui est variable dans l’espace et le temps.La modélisation de la pollution atmosphérique urbaine a pour vocation de comprendre l’origine des polluants, leur étendue spatiale et leur niveau de concentrations/dépôt. Certains polluants ont des temps de résidence long et peuvent séjourner plusieurs semaines dans l’atmosphère (PM2,5) et donc être transportés sur de longues distances, d’autres au contraire, sont plus locaux (NOx en proximité du trafic). La répartition spatiale d’un polluant dépendra alors de plusieurs facteurs et notamment des surfaces rencontrées. La qualité de l’air, elle, dépend fortement des conditions météorologiques, du bâti (rue-canyon) et des émissions.L’objectif de cette thèse est de traiter certains de ces aspects en modélisant : (1) la pollution urbaine de fond avec un modèle de chimie-transport (Polyphemus/POLAIR3D), qui permet d’estimer les dépôts de polluants atmosphériques par type de surfaces urbaines (toits, murs et chaussées), (2) la pollution à l’échelle de la rue en intégrant explicitement les effets du bâti de manière tridimensionnelle avec d’une part un modèle multiéchelle de chimie-transport (SinG) et d’autre part un modèle de mécanique des fluides (Code_Saturne) et (3) un processus de micro-échelle qui est la réémission des particules présentes sur la chaussée par le trafic routier avec trois formulations différentes (déterministe, semi-empirique et empirique). L’intérêt de cette thèse est de pouvoir comparer et évaluer l’opérabilité et la performance de plusieurs modèles de qualité de l’air à plusieurs échelles (région, quartier et rue) afin de mieux appréhender la caractérisation de la qualité de l’air en milieu urbain<br>Urban air pollution has been identified as an important cause of health impacts, including premature deaths. In particular, ambient concentrations of gaseous pollutants such as nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM10 and PM2.5) are regulated, which means that emission reduction strategies must be put in place to reduce these concentrations in places where the corresponding regulations are not respected. Besides, air pollution can contribute to the contamination of other media, for example through the contribution of atmospheric deposition to runoff contamination.The multifactorial and multiscale aspects of urban make the pollution sources difficult to identify. Indeed, the urban environment is a heterogeneous space characterized by complex architectural structures (old buildings alongside a more modern building, residential, commercial, industrial zones, roads, etc.), non-uniform atmospheric pollutant emissions and therefore the population exposure to pollution is variable in space and time.The modeling of urban air pollution aims to understand the origin of pollutants, their spatial extent and their concentration/deposition levels. Some pollutants have long residence times and can stay several weeks in the atmosphere (PM2.5) and therefore be transported over long distances, while others are more local (NOx in the vicinity of traffic). The spatial distribution of a pollutant will therefore depend on several factors, and in particular on the surfaces encountered. Air quality depends strongly on weather, buildings (canyon-street) and emissions.The aim of this thesis is to address some of these aspects by modeling: (1) urban background pollution with a transport-chemical model (Polyphemus / POLAIR3D), which makes it possible to estimate atmospheric pollutants by type of urban surfaces (roofs, walls and roadways), (2) street-level pollution by explicitly integrating the effects of the building in a three-dimensional way with a multi-scale model of transport chemistry (SinG) and (3) a microscale process which is the traffic-related resuspension of the particles present on the road surface with three different formulations (deterministic, semi-empirical and empirical).The interest of this thesis is to compare and evaluate the operability and performance of several air quality models at different scales (region, neighborhood and street) in order to better understand the characterization of air quality in an urban environment
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Lachatre, Mathieu. "Étude de la pollution atmosphérique en Chine par modélisation et télédétection." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://theses.hal.science/tel-02914807.
Full textAbstract:
À la suite de son important développement économique, la société chinoise s’est transformée et fait face aujourd’hui à une crise environnementale globale. Au quotidien, le ciel des grandes villes chinoises s’est recouvert d’un épais brouillard de gaz et de particules, qui est à l’origine de plus de 1.6 millions de décès prématurés, ce qui fait de la Chine le pays le plus affecté par la pollution atmosphérique, avec son voisin, l’Inde. On retrouve en Chine, de nombreuses sources de pollution atmosphériques liées aux activités humaines[trafic, industrie, agriculture, production d’énergie, construction], mais aussi des sources de polluants d’origine naturelle, avec à l’Ouest, notamment les émissions de poussières minérales depuis les déserts d’Asie. La République Populaire de Chine a commencé à réglementer les activités pouvant dégrader la qualité de l’air. L’efficacité de telles actions est conditionnée par la connaissance fine de la part anthropique de cette pollution et de la relation complexe entre polluants primaires et secondaires. Dans cette thèse nous avons investigué d’une part l’impact des politiques de réduction des polluants primaires sur les concentrations d’ammoniac et plus généralement sur l’aérosol inorganique. D’autre part, la contribution de l’aérosol désertique sur la charge particulaire des grandes agglomérations chinoises. Pour cela, nous avons combiné des outils d’étude de l’atmosphère comme les instruments satellitaires et la modélisation numérique via le modèle de chimie-transport régional CHIMERE, afin d’étudier et de caractériser cette pollution atmosphérique en Chine. Dans un premier temps, nous avons procédé à une évaluation détaillée des simulations effectuées avec une configuration du modèle CHIMERE mise en place pour la Chine. Nous nous sommes appuyés sur les observations satellitaires, mesures de télédétection, et mesures in-situ des concentrations en particules et de leurs précurseurs gazeux [inorganiques]. Les résultats obtenus montrent un fonctionnement satisfaisant du modèle selon les critères donnés dans la littérature. Concernant l’impact des politiques de réductions des émissions – notamment pour les oxydes de soufre et d’azote, les sondages de l’instrument OMI à bord du satellite AURA permettent de constater une diminution rapide des colonnes atmosphériques de dioxyde de soufre et de dioxyde d’azote, comme réponse aux normes mises en place en Chine. À partir de ces observations, il a été possible de dériver des émissions corrigées [par rapport à l’inventaire 2010 disponible] pour les années 2013 et 2015 pour les NOX et le SO2. Cette représentation des tendances d’émissions a ensuite été exploitée pour étudier les impacts sur la Chimie atmosphérique, notamment sur les bilans des particules inorganiques et des gaz associés comme l’ammoniac dont les concentrations semblent augmenter fortement ces dernières années. Il apparait, qu’entre 2011 et 2015, la forte diminution des émissions de SO2 et NO2 a entrainé une diminution de 14% de la production de nitrate, sulfate et ammonium, ainsi qu’une augmentation de presque 50% des niveaux des colonnes d’ammoniac, une valeur corroborée par les observations de l’instrument IASI qui indiquent une augmentation des colonnes d’ammoniac de +65% selon les mêmes conditions. Dans un second temps, l’objectif a été d’évaluer la contribution des sources d’aérosols naturels que sont les déserts sur la charge particulaire des villes chinoises. La modélisation des émissions depuis les régions désertiques asiatiques a d’abord été évaluée à partir d’informations obtenues par télédétection. Puis, nous avons vérifié la capacité du modèle à représenter les concentrations des PM2.5 et PM10 dans les mégapoles chinoises par confrontation à des mesures des réseaux d’observations aux sols. L’étude se concentre principalement sur trois des villes les plus peuplées de PRC aux situations géographiques différentes : Pékin, Chengdu et Shanghai. Il en ressort que [...]<br>As a result of its significant economic development, Chinese society has transformed itself and today faces a global environmental crisis. In everyday life, China’s big cities are covered with a thick smog of gas and particles, which is responsible for more than 1.6 million premature deaths, making China the most affected country by air pollution, along with its neighbor, India. In China, there are many sources of air pollution linked to human activities [traffic, industry, agriculture, energy production, construction], but also various natural sources of pollutants, in particular emissions of mineral dust from the deserts of Asia, in western China. The People’s Republic of China has begun to regulate activities that may affect air quality. The effectiveness of such actions is conditioned by the detailed knowledge of the anthropogenic contribution to this pollution and the complex relationship between primary and secondary pollutants. In this thesis, we have investigated, on the one hand, the impact of primary pollutant reduction policies on ammonia concentrations and more generally inorganic aerosols, and on the other hand, the contribution of desert aerosol to the particulate matter load in Chinese urban agglomerations. To do so, we combined data sources and tools such as satellite observations and numerical modelling. We use the CHIMERE regional chemistry-transport model to study and characterize air pollution in China. First, we carried out a detailed evaluation of the simulations performed with a configuration of the CHIMERE model set up for China. For this, we relied on satellite observations, remote sensing, and in-situ measurements of particulate concentrations and gaseous [inorganic] precursors. The results obtained show that the model works satisfactorily according to criteria given in the literature. Regarding the impact of emission reduction policies - especially for sulfur and nitrogen oxides, long term measurements with the OMI instrument aboard the AURA satellite show a sharp decrease in the atmospheric sulfur dioxide and nitrogen dioxide columns. From these observations, it was possible to derive corrected emissions [compared to the available 2010 inventory] for the years 2013 and 2015 for NOX and SO2. The derived emission trends were then used to study the impacts on atmospheric composition, particularly on the formation of inorganic particles and associated gases such as ammonia, whose concentrations appeared to strongly increase in recent years. Simulations showed that the sharp decrease in SO2 and NO2 emissions between 2011 and 2015 led to a overall 14% decrease in nitrate, sulphate and ammonium aerosol concentrations, as well as an increase of nearly 50% of ammonia column levels, a value corroborated by the IASI observations that indicate an increase in ammonia columns of +65 ˙% under the same conditions. In a second step, the objective was to evaluate the contribution of desert aerosol to the particulate matter load in several Chinese cities. Dust emission modeling by Asian desert regions was first evaluated using remote sensing observations. Then, we verified the model’s ability to represent PM2.5 and PM10 concentrations in Chinese megacities by comparing measurements of ground based observation networks. The study focuses mainly on three of the most populated PRC cities with different geographic locations, Beijing, Chengdu and Shanghai [...]
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Gauthier, Alain. "Analyse d'une modélisation lagrangienne des panaches dans un modèle régional de pollution atmosphérique." Paris, ENMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0893.
Full textAbstract:
Dans un modele de pollution atmospherique a echelle regionale, la dispersion des gaz emis par des cheminees d'usines n'est pas bien prise en compte. Pour repondre a ce probleme, une approche est la modelisation specifique d'un panache de gaz emis par une source ponctuelle et son couplage au modele regional. Dans cette these, nous analysons les approximations effectuees lors de l'emploi de cette technique. Nous abordons le probleme de l'utilisation des modeles lagrangiens de panache dans un ecoulement a echelle regionale heterogene en espace. En effet les modeles de panache sont definis dans un ecoulement turbulent homogene en espace. Dans le cadre du projet azur (edf, ifp, lisa), une methode numerique a ete mise au point pour coupler un modele de dispersion et de surelevation de panache a un modele regional eulerien de pollution atmospherique. L'analyse mathematique des approximations a ete effectuee dans les cas de panaches chimiquement inertes (systeme lineaire). Elle permet de mettre en avant des precautions d'emploi des modeles de panache, par exemple certaines approximations posent des problemes si le domaine d'etude est une region ayant un relief accidente. Pour un modele de panache reactif, nous remarquons que le couplage avec le modele regional n'est pas clairement defini. Cependant, une partie de l'analyse du cas inerte est aussi valable pour le cas de certains modeles reactifs, comme le modele a couronnes. En effet la dispersion du panache dans un modele a couronnes est modelisee comme si celui-ci etait inerte, donc avec les memes approximations.
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Soulhac, Lionel. "Modélisation de la dispersion atmosphérique à l'intérieur de la canopée urbaine." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://www.theses.fr/2000ECDL0007.
Full textAbstract:
Afin d'évaluer les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé et l'environnement, les pouvoirs publics ont souvent besoin d'outils de modélisation fine, permettant d'appréhender l'impact d'un aménagement local, de prévoir les niveaux de concentration et d'informer la population. Le problème, posé par la simulation de la dispersion des polluants à l'échelle locale, est de parvenir à étudier beaucoup de scénarios en prenant en compte un très grand nombre de bâtiments complexes. Pour cela, il est souvent indispensable de développer des approches simplifiées, dans lesquelles seuls les phénomènes physiques prépondérants sont représentés. Dans cet esprit, la modélisation de la canopée urbaine s'appuie généralement sur la notion élémentaire de rue-canyon. Si ce sujet a fait l'objet de nombreuses études dans le passé, plusieurs interrogations subsistent encore concernant les phénomènes mis en jeu à l'intérieur d'une rue et les interactions entre plusieurs rues. Les objectifs de cette étude sont de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent l'écoulement et la dispersion dans une rue et d'en proposer une représentation simplifiée à travers des modélisations opérationnelles. Pour cela, nous avons utilisé des techniques de modélisation numérique et expérimentale. L'approche numérique a été basée sur le code de calcul MERCURE (RANS, du type k-є), adapté à la simulation tridimensionnelle des écoulements atmosphériques. L'approche expérimentale a été mise en œuvre dans la soufflerie atmosphérique de l'École Centrale de Lyon. Les techniques de mesures utilisées (LDA, FID) ont permis de décrire avec précision les champs de vitesse et de concentration à l'échelle d'une rue. Afin d'évaluer l'influence de la géométrie de la rue (rapport d'aspect, dissymétrie) sur la dispersion par vent perpendiculaire, nous avons développé un modèle, basé sur une résolution analytique de l'équation d'advection-diffusion dans un écoulement potentiel. Les comparaisons avec les simulations numériques et expérimentales fournissent des résultats encourageants. Pour décrire le cas d'un vent d'orientation quelconque, nous proposons une décomposition de l'écoulement par rapport aux composantes longitudinales et transversales. Cette décomposition s'avère réaliste dans le cas d'une rue infinie, mais elle est mise en défaut pour une rue de longueur finie. Nous avons ensuite étudié et paramétré les échanges de matière au niveau des intersections en fonction de la géométrie des rues et de la direction du vent. Les résultats indiquent une interaction importante entre l'écoulement dans la rue et dans l'intersection. Enfin, nous avons proposé un modèle permettant d'étendre l'approche rue-canyon à la simulation d'un réseau de rues inter-connectées, afin de pouvoir étudier la dispersion des polluants à l'échelle d'un quartier. Une première application du modèle de dispersion dans un réseau de rues a été réalisée pour étudier la pollution dans un quartier de la ville de Lyon. Les comparaisons effectuées avec des mesures de terrain permettent de confirmer le bon comportement du modèle et illustrent les différentes potentialités de cette approche<br>There are many practical situations in which it is necessary to evaluate the impact of urban air pollution on health and the environment. Often, this demands rather fine scale modelling of air flow and dispersion, at the scale of the street or the quartier. In such cases it is usually necessary to include the influence of a large number of irregularly-shaped buildings. This requires the development and application of simplified, practical models, which are based on the main underlying physical phenomena. One approach which is commonly used to estimate pollutant concentrations in an isolated street is the street canyon model. Although flow and dispersion in an isolated street have been the subject of many investigations in the past, and several practical models have been proposed for idealised configurations, many questions remain unanswered. The aims of this investigation are therefore to improve our understanding of the fundamental processes which govern flow and dispersion in a single street or a group of streets, and to develop simple, operational models for these situations. The research has been carried out using numerical and experimental techniques. Numerical simulations have been carried out using the three-dimensional atmospheric boundary layer code MERCURE (a RANS model with a k-є closure) and the experiments were performed in the atmospheric wind tunnel at the Ecole Centrale de Lyon. Fluid velocities and gas concentrations were measured using LDA and FID. Initially, we studied the influence of street geometry (aspect ratio, asymmetry) on flow and dispersion within the street, when the wind blows perpendicular to the street. We have developed a model for pollutant concentrations, based on a solution of the advection-diffusion equation in a potential flow. Next we studied the influence of the direction of the wind relative to the axis of the street, and we show that the problem can be decomposed into flow parallel and perpendicular to the street. In the third part of the study we investigated the influence of street geometry and wind direction on flow and dispersion at street intersections; we show that the flow within the streets plays an important role in determining the exchange of material within the intersection. Based on these results, we then develop a model which extends the street canyon concept to a network of connected streets. This makes it possible to study the atmospheric dispersion of pollutants at the scale of the quartier. All the models developed during this work have been compared with the results from numerical simulations and experiments, and the agreement is generally good. As a final test of the models, we have used them to simulate dispersion in part of the 6th arrondissement of Lyon; the calculated concentrations show surprisingly good agreement with concentrations measured by an atmospheric pollution monitor located there
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Sarrat, Claire. "Modélisation à l'échelle régionale de la pollution atmosphérique : application à la campagne ESQUIF." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30152.
Full text
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Pison, Isabelle. "Modélisation inverse pour l'optimisation des sources primaires de pollution atmosphérique à l'échelle régionale." Phd thesis, Université Paris XII Val de Marne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011681.
Full textAbstract:
La pollution atmosphérique à l'échelle régionale est le bilan des interactions entre des processus très différents: les émissions , la chimie, le transport, le mélange et le dépôt des espèces gazeuses. La prévision de la qualité de l'air nécessite donc l'utilisation de modèles, qui prennent en compte les émissions par le biais de cadastres. Les concentrations de polluants simulées dépendent fortement des émissions utilisées. Or, les cadastres utilisés pour les représenter comportent de grandes incertitudes. Comme il est difficile actuellement d'affiner leurs méthodes de construction, il reste la possibilité d'ajouter de l'information aux cadastres existant. L'optimisation des émissions utilise l'information contenue dans les mesures pour obtenir le cadastre qui minimise la différence entre les concentrations simulées et mesurées.<br /><br />Une méthode d'inversion des émissions anthropiques à l'échelle régionale, utilisant les mesures de routine et basée sur le modèle CHIMERE et son adjoint, a été élaborée et validée. Une technique de krigeage permet d'utiliser de façon optimale les informations disponibles dans l'espace des concentrations. L'enchaînement de cycles krigeage-optimisation améliore la qualité des résultats. Une technique d'agrégation spatiale dynamique est utilisée pour réduire la dimension du problème.<br /><br />Les émissions de NOx du cadastre élaboré par AIRPARIF pour l'Ile-de-France ont été inversées pendant les étés 1998 et 1999, les épisodes de la campagne ESQUIF étant étudiés en détail. L'optimisation corrige des écarts importants entre concentrations mesurées et simulées. Cependant, d'une façon générale, le niveau de fiabilité des résultats diminue avec la densité du réseau de mesure. Les résultats présentant le plus haut niveau de confiance concernent donc les flux d'émission les plus intenses d'Ile-de-France. Les corrections apportées à la masse moyenne émise dans l'ensemble du domaine et aux profils temporels correspondant sont en accord avec l'estimation de l'incertitude sur le cadastre pour les NOx (15%) obtenue lors de la campagne ESQUIF.
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Pison, Isabelle. "Modélisation inverse pour l'optimisation des sources primaires de pollution atmosphérique à l'échelle régionale." Phd thesis, Paris 12, 2005. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002346970204611&vid=upec.
Full textAbstract:
Une méthode d'inversion des émissions anthropiques à l'échelle régionale, utilisant les mesures de routine et basée sur le modèle CHIMERE et son adjoint, a été élaborée et validée. Une technique de krigeage permet d'utiliser de façon optimale les informations disponibles dans l'espace des concentrations. Une technique d'agrégation spatiale dynamique permet de plus de réduire la dimension du problème. Enfin, d'autres paramètres peuvent être inversés ou débiaisés avant l'inversion. Les émissions de NOx du cadastre élaboré par AIRPARIF pour l'Île-de-France ont été inversées pendant les étés 1998 et 1999, les épisodes de la campagne ESQUIF étant étudiés en détail. L'optimisation corrige des écarts importants entre concentrations mesurées et simulées. En général, le niveau de fiabilité des résultats diminuen avec la densité du réseau de mesure. Les résultats présentant le plus haut niveau de confiance concernent donc les flux d'émission les plus intense d'Île-de-France<br>A method for the inversion of anthropogenic emissions at a regional scale, using network measurements and based on CHIMERE model and its adjoint, was developed and validated. A kriging technique allows us to optimize the use of the information available in the concentration space. A dynamical spatial aggregation technique makes it possible to further reduce the size of the problem. Finally, other parameters may be inverted or debiased before the inversion. The NOx emissions from the inventory elaborated by AIRPARIF for the Paris area were inverted during the summers of 1998 and 1999, the events of the ESQUIF campaign being studied in detail. The optimization reduces large differences between simulated and measured concentrations. Generally, the confidence level of the results decreases with the density of the measurement network. Therefore, the results with the higher confidence level correspond to the most intense emission fluxes of the Paris area
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Menegoz, Martin. "Modélisation globale des interactions atmosphère-aérosols." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/700/.
Full textAbstract:
Les aérosols agissent sur l'équilibre radiatif de la Terre en diffusant et en absorbant le rayonnement solaire et en interagissant avec les nuages. Une première étape pour quantifier l'impact des aérosols sur le climat est l'évaluation de la composition atmosphérique en aérosols. C'est l'objectif de ce travail de thèse. Trois espèces sont étudiées en particulier : le sulfate, le carbone-suie et les poussières désertiques. Des simulations pluriannuelles de l'évolution de ces trois espèces sont analysées d'abord en Europe et aux hautes latitudes, puis globalement. Elles sont confrontées à des observations et à des simulations réalisées par d'autres centres de recherche. Le modèle décrit correctement la concentration atmosphérique de ces trois aérosols. Leurs principaux puits et sources ont été mis en évidence, ce qui permet de proposer les principales clés nécessaires pour modéliser la concentration atmosphérique en aérosols<br>Aerosols influence the Earth radiative budget, both scattering and absorbing solar radiation and through their interactions with clouds. Before quantifying the impact of aerosols on climate, it is necessary to evaluate their concentration in the atmosphere. This is the topic of this work. In particular, three aerosols are studied : sulphate, black-carbon and desert dust. Multi-year simulations are analysed over Europe and high latitudes as a first step and at the global scale as a second step. They are compared with observations and with simulations performed by other models. Our model describe the atmospheric concentration of aerosols quite well. Mains sinks and sources are put forward for each aerosol, which allows to identify ways to better simulate their atmospheric distribution
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Mazzuca, Muriel. "Quantification par mesures directes d'émissions polluantes gazeuses de divers grands process industriels, et modélisation d'un panache réactif." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-49.pdf.
Full textAbstract:
La pollution atmospherique est une des preoccupations des pouvoirs publics, de l'industrie et des scientifiques. Elle resulte des rejets gazeux des sources fixes et mobiles et de leur transformation en presence d'uv solaires. Aussi, pour interpreter les resultats experimentaux et pour definir une strategie de controle, des modeles simulant la physico-chimie atmospherique sont utilises. Ils exigent des donnees d'entrees d'emissions ayant une fine resolution spatio-temporelle. L'objectif de ce travail a ete de quantifier sur des sites industriels les emissions de precurseurs de l'ozone : les oxydes d'azote, les hydrocarbures totaux, le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone ainsi que le dioxyde de carbone, et l'oxygene. Les methodes d'analyses utilisees sont l'infrarouge non dispersif pour le so#2, les nox, le co et le co#2, la detection par ionisation de flamme pour les cov et la detection magneto dynamique pour l'o#2. Pour cela, nous avons ameliore les performances du laboratoire mobile, compose d'une chaine de prelevements et d'analyses en continu, en nous interessant aux interferences de mesures du so#2 et du no. Ensuite nous avons valide cette chaine par comparaison sur le terrain avec une societe certifiee iso 9002 en etalonnage - mesure. Nous avons alors effectue des campagnes de mesures dans une fabrique de boites metalliques, une usine siderurgique, une cimenterie et une usine d'incineration d'ordures menageres. De plus, nous avons tente de correler les emissions mesurees avec les etapes des procedes industriels. Nous avons ensuite modelise le devenir des polluants dans un cas precis en utilisant le reactive plume model (rpm iv) de l'us-epa afin d'illustrer l'utilisation de notre banque de donnees d'emissions. Ce modele de panache gaussien pluricellulaire permet de simuler l'evolution dans la troposphere des concentrations issues d'une source fixe. Il inclut la dispersion des polluants et leur reactivite chimique. Le mecanisme chimique est le carbon bond iv.
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Taghavi, Seyed Mohammad. "Etude de la pollution en zone urbaine et péri-urbaine à l'aide d'une modélisation méso-échelle durant la campagne ESCOMPTE." Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF22454.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude de la redistribution de polluants photochimiques en zone urbaine et périurbaine dans le cadre de la campagne ESCOMPTE qui s'est déroulée dans le sud-est de la France. Cette région comprend la zone urbanisée de Marseille au voisinage du site industriel de Fors-Berre qui est un des sites les plus pollués d'Europe. L'approche choisie est la modélisation à méso-échelle à l'aide du modèle RAMS-Chimie qui est le couplage on-line du modèle météorologique RAMS et du mécanisme chimique condensé MOCA 2. 2, en mode parallèle. Après avoir vérifié l'efficacité de ce couplage en appliquant la loi d'Amdahl (1967), où nous avons montré que la fraction parallélisée est égal à 96% avant le couplage pour le modèle RAMS, et augmente à 98% après le couplage pour le modèle RAMS-Chimie. De nombreux tests ont été effectués afin d'obtenir les champs météorologiques les plus réalistes possibles. Pour cela, l'hétérogénéité de l'humidité du sol en fonction de la texture du sol a été prise en compte ainsi qu'une topographie réaliste où les sommets et vallées sont bien reproduits. Pour ne pas avoir de biais sur les résultats chimiques, la première partie concerne la validation des simulations météorologiques avec les données des stations de surface, Lidar, Sodar, radiosondages et mesures aéroportées pour trois POI (Période d'Observation Intensive) qui ont des situations météorologiques contrastées. Dans une deuxième partie, nous validons les résultats de la redistribution des espèces chimiques (CO, NOx, SO2, O3) avec des données de surface, aéroportées et de Lidar sur cette région où se présentent des circulations de brise de mer et de relief associés à des flux de sud ou de nord (Mistral). Nous montrons que l'utilisation de grilles imbriquées résout le problème de limite latérales pour les champs chimiques (Taghavi et al. , 2004). La position des cellules convectives et la canalisation du vent dans les vallées du Rhône dépendent de l'orientation du flux synoptique et jouent un rôle sur la redistribution des polluants et sur leur régime chimique. Deux cadastres d'émissions aux performances très distinctes (30% de différence en moyenne) ont été comparés (Taghavi, 2004), l'un à haute résolution (1km) et l'autre plus moyenné. Dans les deux cas, la localisation et la concentration du panache d'ozone sont assez proches et on peut conclure qu'un cadastre de faible résolution peut servir à étudier la formation du panache d'ozone car c'est un mécanisme non linéaire. Ce type de modélisation peut servir à étudier la stratégie de réduction des émissions
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Lopez, Ferber Roman. "Approches RBF-FD pour la modélisation de la pollution atmosphérique urbaine et l'estimation de sources." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT006.
Full textAbstract:
Depuis l'ère industrielle, les villes sont impactées par la pollution de l'air du fait de la densité de l'industrie, de la circulation de véhicules et de la densité d'appareils de chauffage à combustion. La pollution atmosphérique urbaine a des conséquences sur la santé auxquelles les pouvoirs publics et les citoyens s'intéressent toujours plus. Cette pollution peut entraîner l'aggravation de l'asthme ou encore de troubles cardiovasculaires.Le but de ce travail de thèse est de localiser et de quantifier des sources de pollution urbaine à l'aide d'un réseau dense de mesures bruitées. Nous avons fait le choix de développer des méthodes d'estimation de sources de pollution en se basant sur des modèles physiques de dispersion de polluants. Ainsi l'estimation de sources de pollution est contrainte par la connaissance de la physique du phénomène de dispersion.Ce travail de thèse porte ainsi sur la modélisation numérique de la dispersion de polluants en milieu urbain et sur l'estimation des termes sources.À cause des nombreuses contraintes qu'impose le bâti urbain aux flux de polluants, la physique de dispersion est représentée par des modèles numériques coûteux en calcul.Nous avons développé un modèle numérique de dispersion basé sur la méthode des Différences Finies supportées par des Fonctions de Bases Radiales (RBF-FD). Ces approches sont réputées frugales en calcul et adaptées au traitement de domaines de simulation à géométrie complexe. Notre modèle RBF-FD peut traiter des problèmes bidimensionnels (2D) et tridimensionnels (3D). Nous avons comparé cette modélisation face à un modèle analytique en 2D, et avons qualitativement comparé notre modèle en 3D à un modèle numérique de référence.Des expériences d'estimations de source ont ensuite été réalisées. Elles considèrent de nombreuses mesures bruitées pour estimer un terme source quelconque sur tout le domaine de simulation. Les différentes études effectuées mettent en oe uvre des expériences jumelles : nous générons nous-même des mesures simulées par un modèle numérique et évaluons les performances des estimations. Après avoir testé une approche d'apprentissage automatique sur un cas unidimensionnel en régime stationnaire, nous avons testé des méthodes d'estimation de terme source sur des cas tridimensionnels en régime permanent et transitoire, en considérant des géométries sans et avec présence d'obstacles. Nous avons testé des estimations en utilisant une méthode adjointe originale puis une méthode originale d'estimation inspirée de l'apprentissage automatique informé de la physique (PIML) et enfin un filtre de Kalman. L'approche inspirée du PIML pour le moment testée en régime stationnaire conduit à une qualité d'estimation comparable au filtre de Kalman (où ce dernier considère un régime transitoire de dispersion à source stationnaire). L'approche inspirée du PIML exploite directement la frugalité du modèle direct de calcul RBF-FD, ce qui en fait une méthode prometteuse pour des estimations de source sur des domaines de calcul de grande taille<br>Since the industrial era, cities have been affected by air pollution due to the density of industry, vehicle traffic and the density of combustion heaters. Urban air pollution has health consequences that are of increasing concern to both public authorities and the general public. This pollution can aggravate asthma and cardiovascular problems. The aim of this thesis is to locate and quantify sources of urban pollution using a dense network of noisy measurements. We have chosen to develop methods for estimating pollution sources based on physical models of pollutant dispersion. The estimation of pollution sources is therefore constrained by knowledge of the physics of the dispersion phenomenon. This thesis therefore focuses on the numerical modelling of pollutant dispersion in an urban environment and on the estimation of source terms.Because of the many constraints imposed on pollutant flows by urban buildings, the physics of dispersion is represented by computationally expensive numerical models.We have developed a numerical dispersion model based on the Finite Difference method supported by Radial Basis Functions (RBF-FD). These approaches are known to be computationally frugal and suitable for handling simulation domains with complex geometries. Our RBF-FD model can handle both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) problems. We compared this model with a 2D analytical model, and qualitatively compared our 3D model with a reference numerical model.Source estimation experiments were then carried out. They consider numerous noisy measurements in order to estimate any source term over the entire simulation domain. The various studies carried out involve twin experiments: we ourselves generate measurements simulated by a numerical model and evaluate the performance of the estimates. After testing a machine-learning approach on a one-dimensional steady-state case, we tested source term estimation methods on three-dimensional steady-state and transient cases, considering geometries without and with the presence of obstacles. We tested estimates using an original adjoint method, then an original estimation method inspired by physics-informed machine learning (PIML) and finally a Kalman filter. The PIML-inspired approach, which is currently being tested in a stationary regime, produces an estimation quality comparable to that of the Kalman filter (where the latter considers a transient dispersion regime with a stationary source). The PIML-inspired approach directly exploits the frugality of the RBF-FD direct computation model, which makes it a promising method for source estimates over large computational domains
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Cousin, Frédéric. "Modélisation de l'intéraction dynamique- chimie - aérosol : campagne ESCOMPTE 2001." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30106.
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Afif, Charbel. "L'acide nitreux atmosphérique : implications dans la chimie en milieu urbain." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00944178.
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L'acide nitreux (HONO) est un composé atmosphérique qui influe sur la variation temporelle et l'amplitude de la formation du smog photochimique. Il est la principale source de OH le matin. Les puits et sources de HONO sont encore mal connus. Son importance dans la chimie troposphérique conduit à mieux vouloir connaître les différents processus qui font varier le bilan de l'acide nitreux atmosphérique ainsi que son implication exacte dans la capacité oxydante de l'atmosphère. L'objectif de ce travail impose (i) le développement d'un instrument de mesure de HONO (système NitroMAC), (ii) la caractérisation de l'atmosphère du milieu urbain ciblé, (iii) des campagnes de mesure dédiées à la mesure de HONO dans ces milieux et (iv) la modélisation des différents processus de production/destruction de HONO pour en étudier l'impact sur l'atmosphère. NitroMAC a été développé et calibré et possède une limite de détection entre 1 et quelques pptv. Une campagne de mesure a été lancée afin de caractériser l'atmosphère beyrouthine. Elle présente des concentrations très faibles en HONO. Par contre, la campagne de mesure effectuée à Vitry-sur-Seine présente des concentrations très élevées de HONO allant à plus de 5 ppbv. Une approche par modélisation 0D a été entreprise à la suite des deux campagnes. Les sorties de modèle montrent une surestimation de la concentration mesurée à Beyrouth. La formation excessive par voie gazeuse a causé cet écart. Tandis que dans le cas de l'agglomération parisienne, le modèle sous-estime les concentrations observées. La combinaison de trois sources supplémentaires ajoutées au schéma chimique est nécessaire pour remonter aux concentrations mesurées. Sur cette base, l'impact de l'acide nitreux sur la capacité oxydante de l'atmosphère a été abordé. Notre étude montre qu'une amélioration de la prise en compte de la concentration de HONO en milieu urbain conduit à une augmentation de la concentration des radicaux OH et de l'ozone de 95% et 12% respectivement
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Meleux, Fréderik. "Modélisation de la pollution atmosphérique à différentes échelles : confrontations simulations/mesures pour la préparation d'Escompte 2001." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30196.
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Schadkowski, Corinne. "Étude de la pollution photochimique à l'échelle régionale par modélisation eulérienne 3D et mesures spectroradiométriques." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-245.pdf.
Full textAbstract:
La maîtrise de la qualité de l'air est l'un des enjeux majeurs auquel nous devrons impérativement faire face durant les années à venir. Parmi les problèmes auxquels nous nous heurtons figure en bonne place la pollution photochimique. L'ozone et autres photo-oxydants (H2O2, PAN,…) se forment sous l'action du rayonnement U. V. Solaire à partir du mélange d'oxydes d'azote et de composés organiques volatils issus des sources fixes (industries) et mobiles (trafic). Afin de définir une stratégie de contrôle de rejets de ces polluants primaires la plus efficace possible, la modélisation s'avère un outil indispensable. Un épisode de pollution photochimique survenu en mai 1998 dans le Nord de la France a été étudié grâce au modèle eulérien UAM (CB-IV). Une campagne de mesures a été menée durant l'épisode afin de compléter les données issues des réseaux régionaux et belges de surveillance de la qualité de l'air. Un cadastre des émissions de polluants primaires issus du trafic et des industries a été élaboré, avec un maillage de 2x2 km². Des mesures spectroradiométriques ont permis une détermination précise des fréquences de photolyse des réactions clefs du smog. Une étude poussée concernant les irradiances spectrales a été conduite, notamment par la comparaison de deux spectroradiomètres et par l'exploitation de quatre codes de transfert radiatif. Le modèle présente de bonnes performances pour l'épisode étudié, moyennant une estimation correcte des conditions aux limites. Plusieurs années de recherche seront nécessaires afin de pouvoir cerner puis limiter les incertitudes qui subsistent encore. Une extension du domaine de calcul est envisagée afin de minimiser l'impact des conditions aux limites, et une étude plus approfondie de la région littorale est également prévue. L'aspect pratique qui découlera de ce travail devrait permettre à la région de répondre aux exigences européennes concernant la qualité de l'air.
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Djouad, Rafik. "Contribution à la modélisation et à la simulation de la chimie atmosphérique multiphasique." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES014.
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Teyssedre, Hubert. "Observations satellitaires et modélisation de l'évolution à long terme de l'ozone stratosphérique et influence d'activités humaines." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30200.
Full textAbstract:
L'ozone est un constituant minoritaire de l'atmosphere qui protege la vie sur terre en absorbant le rayonnement ultra-violet. Pour connaitre l'etat actuel de la couche d'ozone, des mesures satellitaires ont ete analysees sur la decennie 1979-1988. Il y apparait clairement une reduction de la couche d'ozone, notamment aux latitudes polaires suite aux episodes de trou d'ozone antarctique. Nous avons egalement pu etablir une climatologie de l'ozone total pour la confronter aux resultats de modeles. Des modeles de circulation generale, incluant une parametrisation de la photochimie de l'ozone, ont reproduit son evolution pour la decennie 1979-1988 de maniere realiste avec la climatologie precedente. Tant a partir des mesures que des modeles, nous avons evalue l'impact sur l'ozone des oscillations basse frequence de l'atmosphere moyenne equatoriale. Nous avons mis en evidence sur le vent zonal modelise un signal coherent avec l'oscillation quasi-biennale et l'importance des ondes de gravite d'origine orographique ou convective sur l'oscillation semi-annuelle de la stratopause. A partir d'une simulation tridimensionnelle de 10 ans, nous avons calcule la circulation diabatique que nous avons utilise pour forcer un modele bidimensionnel photochimique. Les distributions des constituants chimiques simulees par ce modele sont coherentes avec les observations disponibles. De plus, les resultats presentent une forte variabilite tant inter-hemispheriques qu'inter-annuelle. Avec ce modele de photochimie, nous avons alors evalue l'impact qu'aurait sur l'atmosphere une flotte d'avions supersoniques. Toutes les simulations effectuees confirment que ces avions entraineraient une augmentation de l'ozone tropospherique par les cycles de production lies au methane et au monoxyde de carbone. Au contraire, l'ozone serait detruit dans la stratosphere en oxydant le monoxyde d'azote rejete par les avions. Cette reduction est moins importante lorsque les reactions de chimie heterogene sur les particules d'aerosol sont prises en compte: les oxydes d'azote rejetes sont alors convertis en grande partie sous forme d'acide nitrique, chimiquement inerte vis a vis de l'ozone. Malgre les nombreuses incertitudes, une telle flotte perturberait toute l'atmosphere, avec un maximum probable aux moyennes latitudes de l'hemisphere nord
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Terrenoire, Étienne. "Application des systèmes MM5-CHIMERE et MM5-FLEXPART à la modélisation de l'ozone et des PM10 sur la région Nord-Pas-de-Calais." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10043/document.
Full textAbstract:
La pollution de l'air est un sujet de préoccupation majeur au XXIème siècle affectant la santé ainsi et notre environnement Deux types de pollution attirent plus particulièrement l'attention des physicochimistes à l'heure actuelle. Il s'agit de la pollution a 1'ozone dite photochumque et particulaire (PM10, PM2.5 et PM1). Au cours du travail de thèse les systèmes de modélisation MM5-CHIMERE et MM5-FLEXPART ont été installés et optimisés au PC2A pour l'étude de l'ozone et des PM10 sur la région NPDC. MM5 et CHIMERE sont des modèles Eulériens, météorologique pour le premier et de chimie-transport pour le second. FLEXPART est un modèle Lagrangien de dispersion de particules. La performance du système MM5 CHIMERE est évaluée pour différentes topographies et situations météorologiques. Dans un premier temps, les résultats obtenus par modélisation en mode diagnostique sont confrontés aux mesures réalisées par le réseau de surveillance de la qualité de l'air Atmo-NPDC sur la période caniculaire de Juin-Juillet 2006. Puis, les performances dynamiques et chimiques des modèles sont évaluées au niveau de la zone industrielle de Dunkerque sur deux périodes en avril et mai 2006. Pour de ces périodes, les données ont été collectées lors d'une campagne de mesure réalisée sur la région de Dunkerque par le Laboratoire de Physicochimie Atmosphérique (LPCA) de l'Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO) Enfin, le système MM5-FLEXPART est utilisé afin de déterminer l'origme d'un évènement intense de pollution particulaire observé en mars 2007 sur la région NPDC. L'intluence d'un cadastre d'émissions régionale, la résolution des mailles et des données météorologiques ont aussi été testées<br>Air pollution is a topical subject affecting both human health and the environment. Nowadays, two kind of pollution have been intensely studied, namely, the ozone and the particulate (PMIO, PM2.5 and PM1) pollution. During the thesis, the MM5-CHIMERE and the MM5-FLEXPART systems have been set up and optimised at the PC2A laboratory in order to study ozone and PM 10 pollution events. The performance of the MM5-CHIIMERE system has been evaluated for different topography and meteorological situations. Firstly, the modelled data are compared against observed data from the Atmo-NPDC air pollution monitoring network over the June-Ju!y 2006 heat wave period. Then, the dynamical and chemical performance of the models is assessed over the Dunkerque area for two periods in April and May 2006. For those two periods, measured data were collected during a field campaign achieved by the Laboratoire de Physicochimie Atmosphérique (LPCA) of the University du Littoral Côte d'Opale (ULCO). Finally, the MM5-FLEXPART system was used to determine the origin of an intense PM10 event over the NPDC region. The influence of anthropogenic primary emission, grid and meteorological data resolution has also becn tested
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Auby, Antoine. "Modélisation à haute résolution du transport de polluants à longue distance." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735198.
Full textAbstract:
La pollution de l'air peut être transportée sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres par la dynamique de grande échelle. Elle affecte ainsi le climat et la qualité de l'air loin des régions sources. Durant leur transport, les panaches de pollution voient leur composition altérée par le mélange avec l'air environnant. Les modèles globaux eulériens utilisés pour calculer les bilans d'export de polluants ne représentent pas bien le transport des panaches du fait de leur faible résolution, ce qui induit des erreurs dans le calcul de ces bilans et dans les vitesses de réaction du fait de la non-linéarité de la photochimie atmosphérique. Cette thèse a pour but de contribuer à améliorer la compréhension et la quantification du mélange subi par les panaches de pollution dans la troposphère libre lors du transport à longue distance, et sa représentation dans les modèles numériques. Elle se focalise sur l'Arctique, une région vulnérable au changement climatique, où la distribution des gaz à effet de serre et des aérosols est fortement influencée par le transport de polluants depuis les moyennes latitudes. Les travaux effectués s'organisent autour de trois études de cas de transport dans la troposphère arctique, dans le cadre de la campagne aéroportée POLARCAT durant l'été 2008. Les résultats obtenus permettent d'estimer que l'intensité du mélange dans cette région est plus faible qu'aux moyennes latitudes. Ils montrent également qu'une approche lagrangienne permet de reproduire la variabilité des concentrations dans les panaches âgés, de simuler le transport des structures de petite échelle, et d'évaluer la variabilité de l'évolution des concentrations en ozone dans les panaches induite par les différents scénarios de mélange. Les résultats de ces modèles lagrangiens permettent aussi de jauger les performances des modèles globaux eulériens en terme de transport des polluants en Arctique, et de définir la résolution spatiale nécessaire pour représenter ce transport de façon satisfaisante. Les trois études présentées concordent sur l'importance de combiner les approches lagrangienne et eulérienne pour simuler le transport à longue distance dans les modèles numériques.
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Lasry, Fanny. "Analyse par modélisation tridimentionnelle des processus physico-chimiques déterminant la production d'ozone : évaluation de l'impact de scénarios d'émissions prospectifs : application au site ESCOMPTE." Paris 12, 2006. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002346940204611&vid=upec.
Full textAbstract:
L'étude a visé à étudier les processus physico-chimiques déterminant la production d'ozone sur le site de Berre-Marseille, ainsi qu'à évaluer l'impact des scénarios d'émissions prospectifs. Pour cela, nous avons utilisé un modèle eulérien de chimie-transport pour simuler 24 journées de pollution à l'ozone. Ce modèle a dans un premier temps été adapté afin de restituer la dynamique de petite échelle ainsi que la chimie complexe du site. L'analyse des sorties du modèle nous a permis d'identifier les différents composés primaires et secondaires en présence durant un épisode ainsi que de localiser les sites de production d'O3. Un volet du rapport est consacré à l'étude des régimes chimiques et à l'identification des composés et secteurs d'activités participant le plus à la formation d'O3. Enfin, la mise en oeuvre de scénarios 2010 est exposée. Nous présentons un bilan de la qualité de l'air et discutons des effets d'une régulation des émissions aux échelles régionales et continentales<br>This work aimed to study the physical and chemical processes determining ozone production on the Berre-Marseille area, and to evaluate the impact of prospectives emissions scenarios. In this purpose, we used a chemistry-transport eulerian model to simulate 24 ozone episodes. In a first step, this model has been adapted in order to restitute the small scale dynamic and the complex chemistry of the site. The model outputs analysis allowed us to identify the different primary and secondary compounds present during a photochemical episode, and to localize the ozone production sites. A section of the manuscript is dedicated to the study of the chemical regimes and to the identification of the compounds ans category of emitters which are the most invoved in ozone formation. Last, we expose the elaboration of emissions scenarios for the year 2010. We have drawn up an air quality balance sheet and we discuss the effects of emissions regulations at regional versus continental scales
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Giguère, Jean-Denis. "Évaluation d'un modèle de luminance artificielle du ciel nocturne." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2010. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2643.
Full textAbstract:
Simulation models play an important role in decision making and developement of new scientific theories. In view of their critical role, everyone can expect complete and relevant information about the confidence level that are associated with them. To achieve this goal, we must perform validation and verification (V&V) operations. This represents an important challenge in Earth Faculté des sciences where modelized systems are complex and open. An anthropic night-sky radiance model was studied to establish a V&V strategy that might be applied to Earth Faculté des sciences models in general. This strategy include qualification (are we modeling the right phenomenon?), verification (does implemantation respect the specifications?), and validation (does software simulate the phenomenon correctly?). Qualification and verification show the relevance of the selected governing equations and allow us to identify paths to improve software management maturity. Effects of distance and angle of view on anthropic night-sky radiance were studied in validation. Comparison of simulations and measurements show interesting similarities.
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Coddeville, Patrice. "Formation de l'ozone, polluant de la troposphère : étude expérimentale dans l'environnement et par modélisation lagrangienneévaluation de l'impact de l'heure d'été sur la pollution photooxydante." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10078.
Full textAbstract:
Modélisation de la formation d'ozone et du nitrate de péroxyacétyle par photolyse d'oxydes d'azote et d'hydrocarbures. L'application de ce modèle au problème de l'heure d'été montre que ce système institue pour des raisons d'économie d'énergie accroit ce type de pollution
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Pugliese, Stéphane. "Modélisation numérique des écoulements atmosphériques stratifiés : application au panache de fumée." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11027.
Full textAbstract:
Afin de modeliser l'influence de la stratification thermique sur l'etendue d'un panache de fumee, un modele de turbulence de type k-epsilon est adapte a la simulation de tels ecoulements. Apres avoir introduit les principes physiques lies aux ecoulements atmospheriques stratifies, une nouvelle fonction de ponderation du terme de production d'origine thermique dans l'equation du taux de dissipation est proposee. Ce terme prend en compte l'etat local de stratification de l'atmosphere. L'analyse numerique du modele k-epsilon sur un exemple monodimensionnel conduit a la resolution de ce schema numerique par une methode pseudo-instationnaire. La fonction de ponderation est validee dans le cadre des resultats obtenus dans la couche atmospherique de surface. Enfin plusieurs exemples de l'influence de l'etat de stratification thermique sur la diffusion du panache sont simules.
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Dergaoui, Hilel. "Modélisation d'une population d'aérosols multi-sources et recherche des contributions de chaque source à l'échelle urbaine avec le modèle de dispersion CHIMERE." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00806520.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est le développement et la validation d'un modèle numérique de la dynamique des particules en mélange externe et résolu en taille. Afin de suivre plusieurs compositions chimiques par classe de tailles, une nouvelle approche est présentée dans laquelle la composition chimique des particules est elle-même discrétisée suivant la fraction d'un ou plusieurs des constituants chimiques (e.g. suie, sulfate). Cette approche a pour but de mieux simuler l'évolution d'une population de particules à l'échelle locale et de particulariser des compositions chimiques typiques de certaines sources. Dans l'atmosphère, les particules interagissent essentiellement entre elles et avec les polluants gazeux par coagulation et condensation/évaporation. La première partie de la thèse a été consacrée à l'élaboration du modèle pour la coagulation, processus physique qui s'avère le plus complexe à modéliser selon notre approche du mélange externe. Dans un premier temps, les équations de la coagulation en mélange externe sont présentées et discrétisées suivant un nombre arbitraire de classe de tailles et de compositions chimiques. Plusieurs simulations numériques ont ensuite été effectuées avec ce modèle sur un même cas d'étude, en utilisant deux, trois et quatre composants chimiques. On vérifie à chaque fois que les résultats de la simulation numérique en mélange externe sont cohérents avec ceux du mélange interne du cas d'étude. Les résultats de ces simulations permettent d'apprécier l'effet de mélange de la coagulation qui produit, à partir de particules monocomposées, des particules bicomposées et tricomposées. Étant donné la complexité croissante d'un tel modèle, une attention toute particulière a été portée à l'implémentation numérique et à l'optimisation des algorithmes choisis. L'extension de cette approche à la condensation/évaporation constitue le prochain développement de ce modèle, nous en posons les bases théoriques en annexe. S'il existe aujourd'hui des données de mesure résolues en taille (SMPS), il n'y en a pas encore qui puissent être réellement validantes pour ce modèle de mélange externe, c'est-à-dire qui distinguent quantitativement plusieurs compositions chimiques par classe de taille. Aussi, dans la seconde partie de la thèse, nous avons envisagé le protocole d'une expérience en chambre permettant de mettre en évidence le mélange par coagulation de deux populations de particules de compositions différentes et d'apporter des données validantes pour le modèle développé. Deux séries d'expériences ont été menées, la première dans la chambre de grand volume CESAM et la seconde, dans le réacteur de petit volume de l'INERIS. La première série a mis en évidence l'homococagulation de chaque distribution polydispersée prise séparément et dans une moindre mesure, l'hétérocoagulation des deux distributions de nature différentes (NaBr et KBr) entre elles. La seconde série a montré la possibilité d'observer simultanément deux distributions monodispersées de particules de compositions différentes (CaSO4 et KBr), prérequis pour ce cas. Au final, les résultats de mesure se sont avérés insuffisants pour produire des données validantes pour le modèle, à cause du trop grand écart-type des distributions polydispersées dans la chambre de grand volume et à cause du dépôt au paroi qui domine dans le réacteur de petit volume. Des analyses au microscope électronique ont cependant attesté de la présence de particules issues de la coagulation entre les deux natures. A la suite des différentes expériences menées, nous revenons sur le protocole envisagé et proposons quelques pistes d'améliorations
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Terrenoire, Étienne. "Application des systèmes MM5-CHIMERE et MM5-FLEXPART à la modélisation de l'ozone et des PM10 sur la région Nord-Pas-de-Calais." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10043.
Full textAbstract:
La pollution de l'air est un sujet de préoccupation majeur au XXIème siècle affectant la santé ainsi et notre environnement Deux types de pollution attirent plus particulièrement l'attention des physicochimistes à l'heure actuelle. Il s'agit de la pollution a 1'ozone dite photochumque et particulaire (PM10, PM2.5 et PM1). Au cours du travail de thèse les systèmes de modélisation MM5-CHIMERE et MM5-FLEXPART ont été installés et optimisés au PC2A pour l'étude de l'ozone et des PM10 sur la région NPDC. MM5 et CHIMERE sont des modèles Eulériens, météorologique pour le premier et de chimie-transport pour le second. FLEXPART est un modèle Lagrangien de dispersion de particules. La performance du système MM5 CHIMERE est évaluée pour différentes topographies et situations météorologiques. Dans un premier temps, les résultats obtenus par modélisation en mode diagnostique sont confrontés aux mesures réalisées par le réseau de surveillance de la qualité de l'air Atmo-NPDC sur la période caniculaire de Juin-Juillet 2006. Puis, les performances dynamiques et chimiques des modèles sont évaluées au niveau de la zone industrielle de Dunkerque sur deux périodes en avril et mai 2006. Pour de ces périodes, les données ont été collectées lors d'une campagne de mesure réalisée sur la région de Dunkerque par le Laboratoire de Physicochimie Atmosphérique (LPCA) de l'Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO) Enfin, le système MM5-FLEXPART est utilisé afin de déterminer l'origme d'un évènement intense de pollution particulaire observé en mars 2007 sur la région NPDC. L'intluence d'un cadastre d'émissions régionale, la résolution des mailles et des données météorologiques ont aussi été testées<br>Air pollution is a topical subject affecting both human health and the environment. Nowadays, two kind of pollution have been intensely studied, namely, the ozone and the particulate (PMIO, PM2.5 and PM1) pollution. During the thesis, the MM5-CHIMERE and the MM5-FLEXPART systems have been set up and optimised at the PC2A laboratory in order to study ozone and PM 10 pollution events. The performance of the MM5-CHIIMERE system has been evaluated for different topography and meteorological situations. Firstly, the modelled data are compared against observed data from the Atmo-NPDC air pollution monitoring network over the June-Ju!y 2006 heat wave period. Then, the dynamical and chemical performance of the models is assessed over the Dunkerque area for two periods in April and May 2006. For those two periods, measured data were collected during a field campaign achieved by the Laboratoire de Physicochimie Atmosphérique (LPCA) of the University du Littoral Côte d'Opale (ULCO). Finally, the MM5-FLEXPART system was used to determine the origin of an intense PM10 event over the NPDC region. The influence of anthropogenic primary emission, grid and meteorological data resolution has also becn tested
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Vancassel, Xavier. "Modélisation microphysique de la formation et de l'évolution d'aérosols et de leurs précurseurs dans les sillages d'avions." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13023.
Full textAbstract:
L'aviation civile connaît depuis maintenant plusieurs années et principalement dans les pays développés une croissance hors normes. Celle-ci s'accompagne malheureusement d'une augmentation des nuisances associées, dont parmi les plus préoccupantes, les émissions qualifiées de "polluantes". L'avion comme tout véhicule propulsé par un système à combustion émet des résidus divers tels que du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote et de soufre, de l'eau etc. L'intérêt porté à ces émissions gazeuses, notamment dans le cadre du médiatique "effet de serre" tend pourtant à masquer des conséquences moins directes, comme les effets potentiels des aérosols formés dans les panaches (les traînées de condensation par exemple). Les basses températures rencontrées aux altitudes typiques de vol provoquent effectivement une condensation rapide de certaines espèces en phase gazeuse qui, dans un panache en expansion, sont susceptibles de former de nouvelles particules ayant potentiellement un impact chimique et radiatif susceptible de bouleverser l'équilibre local de la basse stratosphère et de la haute troposphère. Afin de déterminer les caractéristiques de ces particules et d'en favoriser les prédictions, les multiples processus de formation et d'évolution d'aérosols (nucléation, croissance etc. ) ont été considérés dans un modèle numérique, basé sur des mécanismes de collision. Le système étudié a été simplifié au cas d'un mélange binaire gazeux formé d'eau, d'acide sulfurique et d'un aérosol primaire (suies). Le modèle a ainsi été appliqué aux panaches d'avions réels (le Concorde par exemple) mais aussi à une simple chambre de combustion montée sur un banc d'essai expérimental. Les résultats, provenant notamment de nombreuses études de sensibilité, devraient permettre d'une part d'améliorer notre compréhension des phénomènes microphysiques et d'autre part de contribuer à établir des corrélations entre la nature des émissions aériennes et leurs impacts sur l'équilibre atmosphérique<br>Civil aviation has known for years and mainly in the developed countries an exceptional growth. This one has unfortunately been followed by an increase in the associated harmful effects, especially polluting emissions. Aircraft as any vehicle propelled by a system with combustion emits various residues such as carbon dioxide, nitrogen and sulphur oxides, water etc. The main interest carried to these gas emissions, in particular within the framework of "the greenhouse effect" studies tends to mask less direct consequences, in particular the potential effects of the aerosols formed in plumes. The low temperatures reached at typical altitudes of flight (approximately 10000 m) cause indeed a fast condensation of certain species in gas phase which, in an expanding plume, are likely to form new particles having potentially chemical and radiative impacts which could modify the stratospheric equilibrium. In order to determine the features of these particles (size distribution, concentration etc. ) and to make predictions, the main processes of formation and evolution of aerosols (nucleation, growth etc. ) have been considered in a model, based on collision mechanisms. The system we have studied has been simplified by considering a gas phase water and sulphuric acid binary mixture and a primary aerosol (soot particles). The model has thus been applied to real aircraft plumes (Concorde for instance) but also to a combustion chamber on a test rig. The results, coming in particular from many sensitivity studies, should improve our understanding of the microphysical processes occurring in a plume and should also make us contribute to establish correlations between aircraft emissions and their impacts on the atmospheric equilibrium
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Marelle, Louis. "Modélisation régionale des polluants à courte durée de vie (aérosols, ozone) en Arctique." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066190/document.
Full textAbstract:
La région arctique s’ouvre peu à peu aux activités humaines, en raison du réchauffement climatique et de la fonte des glaces, dûs en partie aux effets radiatifs des aérosols et de l'ozone. En conséquence, les émissions locales de pollution en Arctique pourraient augmenter, et devenir prépondérantes comparées à la source historique liée au transport de pollution depuis les moyennes latitudes. Dans cette thèse, j’effectue des simulations régionales de la troposphère arctique avec le modèle WRF-Chem, combiné à de nouveaux inventaires des émissions de pollution locales en Arctique (navigation et torches pétrolières). Deux cas d’étude issus de campagnes de mesure par avion sont analysés. Premièrement, j’étudie un évènement de transport d’aérosols depuis l’Europe au printemps 2008, afin d’améliorer les connaissances sur cette source majeure de pollution. Deuxièmement, je détermine l’impact des émissions de la navigation en Norvège en été 2012, où la navigation Arctique est actuellement la plus intense. J’utilise ces cas d’étude pour valider la pollution modélisée et améliorer WRF-Chem en Arctique. J’effectue avec ce modèle amélioré des simulations des impacts actuels (2012) et futurs (2050) de la navigation et des torches pétrolières en Arctique. Les résultats indiquent que les torches sont et devraient rester une source majeure d’aérosols de carbone suie réchauffant en Arctique. La navigation en Arctique est une source de pollution importante en été et, en 2050, pourrait devenir une source majeure de pollution locale<br>The Arctic is increasingly open to human activity due to rapid warming, associated with decreased sea ice extent. This warming is due, in part, to the effect of short-lived atmospheric pollutants (aerosols, ozone). As a result, Arctic pollutant emissions should increase in the future, and their impacts might become significant compared to the now predominant source due to pollution transport from the mid-latitudes. In this thesis, regional simulations of the Arctic troposphere are performed with the WRF-Chem model, combined with new emission estimates for oil and gas extraction and shipping in the Arctic. The model is used to analyze two case studies from recent airborne measurement datasets: POLARCAT-France in 2008, ACCESS in 2012. First, I investigate an aerosol transport event from Europe to the Arctic in spring 2008, in order to improve our understanding of this major source of Arctic pollution. Second, I determine the air quality and radiative impacts of shipping emissions in Northern Norway in summer 2012, where most current Arctic shipping occurs. I use these results to validate modeled pollution, and to improve WRF-Chem for Arctic studies. The updated model is used to investigate the current (2012) and future (2050) impacts of Arctic shipping and Arctic gas flaring in terms of air quality and radiative effects. Results show that Arctic flaring emissions are and should remain a strong source of local black carbon aerosols, causing warming, and that Arctic shipping is already a strong source of aerosols and ozone during summer. In 2050, diversion shipping through the Arctic Ocean could become a major source of local surface aerosol and ozone pollution
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Lemaire, Vincent. "Modélisation de l'aérosol organique : impact sur la pollution longue-distance en Europe." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1057/document.
Full textAbstract:
La pollution particulaire recouvre de nombreux enjeux sanitaires et climatiques en Europe et dans le monde. Les aérosols organiques, qui représentent une fraction importante de la pollution particulaire, sont une matière complexe, émise directement sous forme condensée ou résultant de l'oxydation d'un très grand nombre de composés organiques volatiles dans l'atmosphère. En raison de la grande variété de ses sources d'émissions, qu'elles soient d'origine biogénique ou anthropique, la composition et les processus de formation et de vieillissement chimique des aérosols organiques restent aujourd'hui associés à de nombreuses interrogations. L'observation sur le terrain de la formation de la matière organique et de son évolution au sein des masses d'air étant difficile à mettre en œuvre, la modélisation reste un outil complémentaire indispensable pour simuler l'aérosol organique et suivre son transport sur de longues distances. C'est pourquoi ces travaux se sont attachés dans un premier temps à identifier les processus majeurs gouvernant aussi bien la formation que le vieillissement photochimique de la fraction organique des particules. En se basant sur une méthodologie innovante, un schéma chimique opérationnel dédié à l'émission et à l'oxydation de composés semi-volatiles a été développé pour les modèles de qualité de l'air. Son implémentation et son évaluation au sein du modèle CHIMERE a été réalisée par confrontation aux données des campagnes estivales et hivernales de la campagne MEGAPOLI. Enfin ces travaux se sont également attachés à implémenter dans CHIMERE et à discuter des mécanismes d'oligomérisation des composés organiques en phase condensée, phénomène qui est aujourd'hui reconnu comme l'un des processus majeur du vieillissement de l'aérosol organique<br>Nowadays, particular pollution is at the center of many environmental concerns because of its health effects and of its interactions with climate issues. Organic aerosols represent an important part of particular matter. They can be directly emitted as particulate matter or results from the oxidation of many different volatile organic compounds in the atmosphere. Owing to the large variety of its biogenic and anthropogenic emission sources, organic aerosol composition as well as its formation and chemical aging processes are still questioning. Field observations of organic aerosol aging and transport are quite complex to set up. This is why modeling tools remain a necessary complementary approach to describe the formation and long-range transport of the organic fraction of particulate matter. For these reasons, this work focused on the identification and the simulation of some of the main processes controlling the formation and photochemical aging of organic aerosols. Based on an innovating approach, we developed an operational chemical scheme for air quality models dedicated to the simulation of semi-volatile primary compound emission and oxidation. Its implementation and its evaluation in the CHIMERE model have been conducted through a comparison with the summer and winter MEGAPOLI campaign database. In parallel, one objective of this work was to implement oligomerization processes in our model, since it is now recognized that this process is one major pathway for organic aerosol aging
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Hodzic, Alma. "Modélisation des aérosols de pollution en Ile-de-France." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001535.
Full textAbstract:
La modélisation des aérosols constitue un enjeu majeur dans la compréhension des processus d'émissions et d'évolution des particules dans l'atmosphère. Cependant les paramétrisations utilisées dans les modèles d'aérosols actuels comportent encore de nombreuses incertitudes. Ce travail de thèse a ainsi été motivé à la fois par ce besoin de mieux connaître les faiblesses des outils de modélisation des aérosols et la nécessité de disposer de nouvelles méthodes de validation pour permettre une évaluation tridimensionnelle des modèles. Les études ont été conduites à l'aide du modèle de chimie-transport CHIMERE, qui permet de simuler les concentrations et les caractéristiques physico-chimiques des aérosols de pollution à l'échelle européenne et en Ile-de-Fran! ce. L'approche de validation utilisée est basée sur la complémentarité des mesures réalisées au sol par les réseaux de surveillance, de celles acquises durant la campagne ESQUIF (Étude et Simulation de la QUalité de l'air en Ile de France), des mesures lidar et photométriques et des observations satellitaires. La confrontation entre les observations et les simulations a permis d'une part l'identification et la réduction des erreurs de modélisation, et d'autre part la caractérisation des propriétés des aérosols au voisinage d'une agglomération urbaine.
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Milliez, Maya. "Modélisation micro-météorologique en milieu urbain : dispersion des polluants et prise en compte des effets radiatifs." Marne-la-vallée, ENPC, 2006. http://www.theses.fr/2006ENPC0629.
Full textAbstract:
L'hétérogénéité des espaces urbains et l'interaction avec les bâtiments sont à l'origine de processus complexes à prendre en compte dans les études de pollution atmosphérique et de climat urbain à petite échelle. Afin d'estimer l'impact des bâtiments sur l'écoulement et la dispersion de polluants, une étude détaillée dans un milieu urbain idéalisé a été effectuée avec le modèle numérique tridimensionnel Mercure_Saturne, en modélisant à la fois les concentrations moyennes et leurs fluctuations. Pour prendre en compte le rayonnement atmosphérique en milieu bâti et les effets thermiques des bâtiments, nous avons implémenté un modèle radiatif tridimensionnel adapté à la géométrie complexe. Ce modèle, adapté d'un schéma utilisé pour le rayonnement thermique, résout l'équation des transferts radiatifs en milieu semi-transparent, en utilisant la méthode des ordonnées discrètes. Le nouveau schéma a été validé en milieu transparent sur des cas idéalisés et comparé à un cas complet.
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Cortinovis, Jérôme. "Etude expérimentale et modélisation des émissions biogéniques d'oxydes d'azote et d'isoprène depuis les écosystèmes naturels et aménagés:impact sur l'ozone." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30162.
Full textAbstract:
Pour compléter les inventaires nationaux des émissions d'oxydes d'azote d'origine agricole, un algorithme de laboratoire a été couplé à un modèle de cultures (CERES) pour simuler les flux de NOx à la surface du sol. Leur intégration à l'échelle du cycle cultural a permis de calculer des facteurs d'émission qui ont été spatialisés dans trois régions afin de donner les flux de NOx à cette échelle. Le modèle SVAT bi-couches SURFATM intégrant ces émissions simule les échanges d'ozone entre la surface et l'atmosphère avec les interactions chimiques NOx-O3. Des tests réalisés sur deux sites d'ESCOMPTE montrent la nécessité de prendre en compte à la fois les émissions de NOx et la chimie des NOx-O3. Dans une perspective d'intégration régionale, le facteur de réduction du couvert permet d'évaluer la part nette des émissions de NOx transmise vers l'atmosphère dans les modèles méso-échelle. La contribution des émissions d'isoprène à la production d'ozone en fonction du degré de maturation d'un panache anthropique a été évaluée en période estivale. La contribution est apparue importante en zone péri-urbaine et rurale. Le couplage d'un algorithme alliant termes de haute et basse fréquence avec le SVAT ISBA-Ags permet de simuler la variation saisonnière des émissions d'isoprène au niveau du couvert. Les émissions estivales apparaissent prépondérantes devant les périodes printanières et automnales. Son couplage avec le modèle MesoNH-Chimie montre une contribution saisonnière de l'isoprène à la production d'ozone maximale en été, suivi du printemps et de l'automne<br>In order to build a national inventory of nitrogen oxides from agricultural activities, an algorithm deduced from laboratory experiments was coupled with the CERES crop model to simulate NOx flux at the soil level. Simulations on a year basis allow the estimation of emission factors. NOx fluxes were integrated at the regional scale for three administrative regions. A new version of the SURFATM SVAT model integrating NOx emissions and NOx-O3 basic chemistry simulates ozone and NOx surface-atmosphere exchanges. Two contrasted sites from the ESCOMPTE experiment were used to validate this new approach. The canopy reduction factor, that is the actual proportion of NOx emitted above the canopy, was calculated, this net emission being included in a meso-scale model. The contribution of isoprene emissions, the major contributor in the COV global inventory, to ozone production has been evaluated for the ESCOMPTE experiment. This contribution is a function of the anthropogenic plume degree of maturation. The contribution appears to be mostly important in the suburban and rural areas. Coupling an algorithm combining high and low frequency terms with the SVAT ISBA-Ags allows for simulations of isoprene emissions at the canopy scale including a seasonal variation. Summer emissions appear to be preponderant when compared to spring and autumn ones. Coupling with the MesoNH-Chemistry model shows the maximum seasonal contribution of isoprene emissions to ozone production during summer, followed by spring and autumn periods
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Coman, Adriana. "Modélisation spatio-temporelle de la pollution atmosphérique urbaine à partir d'un réseau de surveillance de la qualité de l'air." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647761.
Full textAbstract:
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
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Talbot, Charles. "Transport de la pollution atmosphérique sous influence de brise de mer dans la zone industrielle dunkerquoise." Littoral, 2007. http://www.theses.fr/2007DUNK0209.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse concernent l’étude de la brise de mer et son impact sur la pollution atmosphérique. Afin de modéliser la brise de mer, le modèle de circulation atmosphérique Méso-NH a été appliqué à la région Nord-Pas de Calais. Les simulations numériques ont tourné sur le supercalculateur de l’IDRIS et leurs résultats ont été comparés aux données issues de campagnes de mesures réalisées par le LPCA à Dunkerque, avec des instruments Lidar et Sodar, ainsi qu’aux données in situ disponibles, météorologiques (données Météo-France) et de qualité de l’air du réseau ATMO Nord-Pas de Calais. Ces résultats ont permis l’étude et l’analyse d’un cas dominant de brise de mer sur le littoral des Flandres. Les simulations numériques montrent notamment que la brise possède temporairement une zone de recirculation lorsque le courant de brise s’accélère. Le modèle de chimie-transport Méso-NHC a ensuite été appliqué afin de suivre les émissions de polluants issues notamment de la zone industrielle dunkerquoise. Le cadastre des émissions de la région Nord-Pas de Calais, spatial et temporel, a été intégré au modèle Méso-NHC, permettant son utilisation pour la simulation de scénarii plausibles de pollutions atmosphériques aux échelles régionales et locales. Les résultats montrent que la recirculation de la brise entraîne une redistribution de l’air marin et des polluants au-dessus du courant de gravité de la brise. Cette élévation en altitude, jusqu’à deux fois la hauteur du courant de gravité, entraîne un refroidissement des masses d’air. Ces conditions sont susceptibles de former des particules et des nuages acides par un processus de nucléation des particules sulfatées favorisé à la fois par la photochimie de l’ozone et par de forts taux d’humidité relative. Le système de brise de mer restreint également la circulation des polluants à de basses altitudes. Des brises de mer successives sont des conditions favorables à la stagnation des polluants à proximité des zones d’émissions côtières<br>This work aims to study the impact of the sea-breeze system on the boundary layer dynamics and transport of the pollutants. In order to simulate the sea-breeze dynamics, the non hydrostatic atmospheric model Meso-NH has been applied to the Nord-Pas de Calais region. The simulations were computed at the IDRIS computational centre in Paris and the model outputs have been compared with data issued from ground based instruments lidar and sodar (LCPA laboratory , Dunkerque, France), meteorological stations and the air quality network ATMO Nord-Pas de Calais. These results allowed the analysis of a type of sea breeze having the largest occurence on the Flanders coast. The numerical simulations have shown that the sea breeze had a temporarily recirculation zone when the sea-breeze flow was accelerating. The chemistry-transport model Meso-NHC has then been applied in order to follow pollutants emitted regionally and from Dunkerque industrial area. The regional inventory of emissions has been integrated to the model with temporal coefficients applied to different categories of pollutants. These improvements allow us using the regional inventory in the numerical simulations in order to realize realistic pollutions episodes at local and regional scales. The results show that the sea-breeze circulation induces a redistribution of marine air and pollutants above the sea-breeze gravity current. The uplift, up to twice the height of the gravity current, induces a cooling of the air masses. These conditions are proneto form particules and acid clouds by a nucleation process of sulfates particles which is enhanced by both photochemistry of ozone and high relative humidity. The sea-breeze system stratifies the atmosphere and thus restrains the pollutants circulations at low altitudes. Consecutive sea-breeze days can keep the circulation of pollutants in the nearby coastal areas of emissions and favour the stagnation of the pollutants at regional scale
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Marelle, Louis. "Modélisation régionale des polluants à courte durée de vie (aérosols, ozone) en Arctique." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2016PA066190.pdf.
Full textAbstract:
La région arctique s’ouvre peu à peu aux activités humaines, en raison du réchauffement climatique et de la fonte des glaces, dûs en partie aux effets radiatifs des aérosols et de l'ozone. En conséquence, les émissions locales de pollution en Arctique pourraient augmenter, et devenir prépondérantes comparées à la source historique liée au transport de pollution depuis les moyennes latitudes. Dans cette thèse, j’effectue des simulations régionales de la troposphère arctique avec le modèle WRF-Chem, combiné à de nouveaux inventaires des émissions de pollution locales en Arctique (navigation et torches pétrolières). Deux cas d’étude issus de campagnes de mesure par avion sont analysés. Premièrement, j’étudie un évènement de transport d’aérosols depuis l’Europe au printemps 2008, afin d’améliorer les connaissances sur cette source majeure de pollution. Deuxièmement, je détermine l’impact des émissions de la navigation en Norvège en été 2012, où la navigation Arctique est actuellement la plus intense. J’utilise ces cas d’étude pour valider la pollution modélisée et améliorer WRF-Chem en Arctique. J’effectue avec ce modèle amélioré des simulations des impacts actuels (2012) et futurs (2050) de la navigation et des torches pétrolières en Arctique. Les résultats indiquent que les torches sont et devraient rester une source majeure d’aérosols de carbone suie réchauffant en Arctique. La navigation en Arctique est une source de pollution importante en été et, en 2050, pourrait devenir une source majeure de pollution locale<br>The Arctic is increasingly open to human activity due to rapid warming, associated with decreased sea ice extent. This warming is due, in part, to the effect of short-lived atmospheric pollutants (aerosols, ozone). As a result, Arctic pollutant emissions should increase in the future, and their impacts might become significant compared to the now predominant source due to pollution transport from the mid-latitudes. In this thesis, regional simulations of the Arctic troposphere are performed with the WRF-Chem model, combined with new emission estimates for oil and gas extraction and shipping in the Arctic. The model is used to analyze two case studies from recent airborne measurement datasets: POLARCAT-France in 2008, ACCESS in 2012. First, I investigate an aerosol transport event from Europe to the Arctic in spring 2008, in order to improve our understanding of this major source of Arctic pollution. Second, I determine the air quality and radiative impacts of shipping emissions in Northern Norway in summer 2012, where most current Arctic shipping occurs. I use these results to validate modeled pollution, and to improve WRF-Chem for Arctic studies. The updated model is used to investigate the current (2012) and future (2050) impacts of Arctic shipping and Arctic gas flaring in terms of air quality and radiative effects. Results show that Arctic flaring emissions are and should remain a strong source of local black carbon aerosols, causing warming, and that Arctic shipping is already a strong source of aerosols and ozone during summer. In 2050, diversion shipping through the Arctic Ocean could become a major source of local surface aerosol and ozone pollution
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Wagner, Sébastien. "Modélisation numérique de la dispersion à méso-échelle de polluants atmosphériques par emboîtement interactif de maillages : application à la zone ESCOMPTE." Toulon, 2003. http://www.theses.fr/2003TOUL0004.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution aux méthodes de modélisation de la qualité de l'air. Notre nouveau modèle multi-échelle "MAPOM" (Multiscale Air Pollution Model) simule la dispersion de polluants atmosphériques à méso-échelle. Pour augmenter la précision du modèle, une nouvelle technique d'emboîtement de maillages avec interaction aux interfaces a été implémentée et testée. Les propriétés de conservation de la masse, de positivité et de monotonie du schéma sont assurées. MAPOM a été validé sur des cas tests théoriques avant d'être appliqué sur la région Marseille - Etang de Berre (domaine ESCOMPTE). Le modèle et son algorithme d'emboîtement interactif de maillages ont démontré leur efficacité à traiter des problèmes difficiles de qualité de l'air, à mésoéchelle et sur des terrains complexes. L'optimisation de la mémoire et la structure modulaire de ce nouveau modèle permettent une gestion souple, rapide et automatique des grilles emboîtées et des processus physiques et chimiques<br>This work aims to be a contribution to the numerical techniques used in air quality modelling. Our new multiscale model "MAPOM" (Multiscale Air Pollution Model) simulates mesoscale atmospheric pollutant dispersion. To increase the model accuracy, a new mesh embedding method, allowing grid interactions at the interface, has been implemented and tested. Mass conservation, positivity, and monotonicity are ensured. MAPOM was validated on theoretical test cases. It was then applied over the area of Marseille - Etang de Berre (ESCOMPTE domain). The model and its interactive mesh embedding algorithm were proved to be efficient in handling difficult problems of air quality at mesoscale over complex terrain. The optimization of the memory, and the modular structure of this new model enable a flexible, fast and automatic management of the nested grids, and of the physical and chemical processes
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Couvidat, Florian. "Modélisation des particules organiques dans l'atmosphère." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00778086.
Full textAbstract:
La formation des aérosols organiques dans l'atmosphère est étudiée via le développement d'un nouveau modèle de formation d'aérosols organiques secondaires nommé H²O (Hydrohilic/Hydrophobic Organics). Dans un premier temps, une paramétrisation de la formation d'aérosols via l'oxydation de l'isoprène est développée. Cette paramétrisation prend notamment en compte l'influence des concentrations d'oxydes d'azote sur la formation d'aérosols et leurs propriétés hydrophiles. Ensuite, H²O incluant cette paramétrisation et d'autres développements est évalué par comparaison aux mesures de carbone organique sur l'Europe. Prendre en compte les émissions de composés semi-volatils primaires gazeux (qui peuvent former des aérosols organiques secondaires après oxydation ou se condenser lors de baisses de température) améliore les performances du modèle de manière significative. En revanche, si les émissions de ces composés ne sont pas prises en compte, il en résulte une très forte sous-estimation des concentrations d'aérosols organiques en hiver. La formation d'aérosols organiques secondaires sur l'Île-de-France durant la campagne d'été de Megapoli (juillet 2009) a aussi été simulée pour évaluer les performances du modèle en zone urbaine. H²O donne de bons résultats sur l'Île-de-France bien que le modèle prévoit un pic d'aérosols organiques, provenant des émissions du trafic durant les heures de pointe, qui n'apparaît pas dans les mesures. La présence de ce pic dans les résultats du modèle peut être due à la sous-estimation de la volatilité des composés semi-volatils primaires. Il est aussi possible que les composés organiques primaires et les composés organiques secondaires ne se mélangent pas et que les composés semi-volatils primaires ne peuvent pas se condenser sur un aérosol organique majoritairement secondaire et très oxydé. Enfin, l'impact de la chimie aqueuse est étudié. Le mécanisme utilisé inclue notamment, la formation d'aérosols organiques secondaires dans la phase aqueuse des nuages par oxydation du glyoxal, du méthylglyoxal, de la méthacroleine et de la méthyl-vinyl-cétone, la formation de méthyltétrols dans la phase aqueuse des particules ou des gouttes d'eau des nuages et le vieillissement des aérosols organiques dans un nuage. L'impact des dépôts humides sur la formation d'aérosols est aussi étudié pour mieux caractériser l'impact des nuages sur les concentrations d'aérosols organiques
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Crassier, Vincent. "Développement et qualification du système de modélisation physico-chimique MEso-NH-C: analyses de sensibilité de la pollution urbaine." Toulouse 3, 2000. http://www.theses.fr/2000TOU3A001.
Full textAbstract:
"La modélisation de la qualité de l'air en milieu urbain et péri-urbain est un problème environnemental majeur. Ce problème exige des avancées rapides pour pouvoir faire face aux demandes de la société civile et pour aider les décideurs dans leurs choix stratégiques et industriels. Ce manuscrit présente en premier lieu le travail effectué pour le développement scientifiques de deux des modules (aérosols, schéma chimique réduit (ReLACS) implémentés dans le système de modélisation physico-chimique de l'atmosphère Meso-NH-C. Puis, l'intérêt d'un tel système de modélisation est présenté à travers deux études de sensibilité sur Paris pendant la période du 29 au 30 septembre 1997 (premier exemple de réduction imposée de la circulation automobile). Une première approche, liée aux émissions, permet de mieux cerner toute la complexité inhérente à une réduction de la pollution par le contrôle des émissions anthropiques, ainsi que l'importance de l'implémentation d'un cadastre de l'implémentation d'un cadastre d'émissions correct. La deuxième approche porte sur l'interaction chimique de la phase aérosol sur la phase gazeuse (un thème émergent en chimie de l'atmosphère) et montre que les mesures sur la phase aérosol sont indispensables pendant les épisodes de fortes pollutions, en plus de leur intérêt propre (notamment pour la santé). Cette étude illustre ainsi deux thèmes essentiels de la chimie (et donc de la pollution) atmosphérique. " (Résumé auteur)
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Bugajny, Christine. "Quantification des émissions polluantes d'origine automobile et modélisation des processus de formation de l'ozone dans la ville de mexico." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10037.
Full textAbstract:
De par ses caractéristiques géographiques, topographiques et démographiques, la ville de Mexico constitue un site privilégié pour l'apparition d'épisodes intenses de pollution photooxydante. Les principaux polluants primaires, précurseurs de ce type de pollution, que sont les composés organiques volatils (cov) et les oxydes d'azote (no#x), proviennent en majorité de la circulation automobile, inévitablement très intense dans cette agglomération peuplée par dix-huit millions d'habitants. L'élaboration d'une stratégie de réduction de l'ozone, réalisée à partir de l'utilisation d'un modèle mathématique physicochimique, nécessite la connaissance la plus précise possible des quantités de polluants émis dans les différentes zones de la ville, ainsi que la nature des cov impliqués dans les processus de formation des photooxydants en général. Nos travaux ont consisté, dans un premier temps, en la mise au point d'un logiciel original de quantification des émissions de cov, no#x et co d'origine automobile, applicable à chaque kilomètre carré de la ville de Mexico, et pour chaque heure de la journée. Dans un deuxième temps, la réalisation d'une campagne de mesures sur le terrain a permis l'identification des principaux cov (hydrocarbures + composes carbonyles) présents dans l'atmosphère de Mexico, à partir de l'étude de trois sites différents répartis du nord au sud de la ville. Les résultats des prélèvements, effectués sur cartouches, ont été comparés à ceux provenant de mesures parallèles, réalisées par l'institut mexicain du pétrole à partir d'un échantillonnage des cov sur canisters. La mesure de l'irradiation solaire uv a permis de calculer les constantes de vitesse des réactions photochimiques inclues dans le modèle de simulation numérique. Une fois le modèle validé, le trace de diagrammes isopleths a permis de montrer qu'une stratégie efficace de réduction de l'ozone à Mexico devrait être basée sur une diminution des émissions de cov, dont principalement les xylènes ou le formaldéhyde, présents en forte concentration à Mexico et qui constituent les composés les plus réactifs vis-à-vis de la formation de l'ozone troposphérique.
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Rude, Julien. "Développement d'un modèle statistique neuronal pour la description fine de la pollution atmosphérique par le dioxyde d'azote : application à la région parisienne." Thesis, Paris Est, 2008. http://www.theses.fr/2008PEST0005.
Full textAbstract:
Les oxydes d'azote (NOx) sont les indicateurs principaux de la pollution atmosphérique produite par les véhicules. La concentration de NO2, polluant réglementé pour ses effets sur la santé, dépasse en 2006, à Paris et en proche banlieue, les niveaux réglementaires pour l'ensemble des stations qui le mesurent, et en particulier à proximité du trafic. Ainsi, les six stations franciliennes de proximité au trafic automobile, dépassent largement l'objectif de qualité (jusqu'à 2.5 fois) et la valeur limite (jusqu'à deux fois). L'objectif de ma thèse visait à mettre au point un modèle qtatistique de détermination des concentrations "respirables" par la population, pour le NO2 en milieu urbain. Compte tenu de la nécessité d'une base de données statistiquement représentative, le modèle a été développé sur la région parisienne. Nous avons sélectionné les variables nécessaires à la description du système et à la définition de la fonction de régression neuronale sur la base de notre connaissance du phénomène étudié. Les paramètres de la régression ont été optimisés au cours d'une phase d'apprentissage à partir d'observations relevées à 5 stations de "trafic" et 5 stations "urbaines". Les variables que nous avons retenues sont (i) des concentrations de fond en NO2 estimées par un modèle de chimie transport à l'échelle régionale, (ii) des paramètres d'émissions locales pour les sources urbaines, (iii) des paramètres de la topographie urbaine qui participent à la dispersion en milieu urbain et enfin (iv) des paramètres météorologiques. Le modèle construit (nommé PAP) est un modèle hybride prenant en compte les sorties d'un modèle régional déterministe CHIMERE, pour quantifier le niveau de fonds urbain, et intégre une fonction statistique de réduction d'échelle pour estimer les champs de concentrations au niveau "respirable" de la rue<br>Résumé anglais manquant
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Brulfert, Guillaume. "Modélisation des circulations atmosphériques pour l'étude de la pollution des vallées alpines." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10171.
Full textAbstract:
Les phénomènes météorologiques locaux observés dans les vallées alpines conduisent fréquemment à l'accumulation des émissions anthropiques dans les basses couches de l'atmosphère. Le développement d'un modèle numérique a permis de reproduire l'évolution chimique de la masse d'air pendant les périodes d'observations intensives du programme POVA. Dans les vallées de Chamonix et de Maurienne, les simulations réalisées démontrent par l'étude d'indicateurs photochimiques (NOy, O3/NOz, H2O2/HNO3) un régime de production de l'ozone contrôlé par les composés organiques volatils ainsi qu'une prépondérance régionale de ce composé secondaire. Le développement d'un indicateur localisant les zones de production de l'ozone peut aider à définir des scénarios d'abattement. Le mécanisme chimique RACM permet de décrire l'évolution de nombreuses espèces, il est possible de conclure qu'en hiver, le trafic routier et le chauffage sont les principaux émetteurs des composés organiques volatils<br>Local weather phenomena observed in alpine valleys frequently lead to the accumulation of emitted anthropogenic airborne species in the low layers of the atmosphere. The development of a numerical model allows reproducing the chemical evolution of air mass during POVA intensive period of observations. In Chamonix and Maurienne valley, computations of photochemical indicators (NOy, O3/NOz, H2O2/HNO3) prove the ozone regime to be control by volatile organic compounds. Moreover simulation highlighted that the major part of this secondary pollutant is regionally produced. The development of an indicator who localised ozone production sites can help to define abatement scenarios. The chemical mechanism RACM allows describing the evolution of many species. It is possible to conclude that in winter road traffic and heating are the main sources of volatile organic compounds
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Griolet, Frédéric. "Dimensionnement des rideaux d'eau : modélisation et applications industrielles." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10039.
Full textAbstract:
Les rideaux d'eau sont une technique de lutte pouvant etre appliquee pour limiter les consequences des rejets accidentels de gaz toxique ou inflammable. La formation d'un nuage de polluant est un des risques majeurs industriels les plus graves et l'utilisation dans le passe de barrieres formees par des pulverisations d'eau ont montre a de nombreuses reprises leur efficacite. Pour optimiser l'efficacite des rideaux d'eau industriels, une analyse des mecanismes d'interaction entre la phase gazeuse et le liquide a ete realisee. Le reacteur a l'air libre a fait l'objet d'une modelisation par la resolution des bilans de quantite de mouvement, de matiere et de chaleur. Une etude experimentale conduite conjointement par l'institut von karman pour l'hydrodynamique et itc-lyon pour le transfert de matiere a permis de verifier et valider le modele theorique propose. Ce travail s'inscrit dans ce cadre. L'etude experimentale realisee a permis a l'aide de reaction chimiques modeles de caracteriser les capacites de transfert de pulverisation puis de rideaux en mesurant l'aire interfaciale formee par les gouttes et le coefficient de transfert de matiere en phase liquide. Simultanement, l'ivk a mesure par anemometrie laser la taille et la vitesse des gouttes et par integration a determine l'aire interfaciale par voie optique. La comparaison de nos resultats nous a permis de mettre en evidence la participation active a l'absorption du brouillard produit par l'eclatement des gouttes au sol ainsi que la flaque de solution qui se forme. Pour modeliser l'absorption gaz-liquide il est indispensable de connaitre les caracteristiques physico-chimiques du couple solute/solvant ainsi que la cinetique de la reaction chimique pouvant se produire en phase liquide. Une etude experimentale conduite a l'aide d'un absorbeur spherique nous a permis de determiner les caracteristiques des mecanismes de transfert pour des polluants tels que les amines ou le phosgene (absorption avec reaction chimique par la soude ou l'ammoniaque). Le modele developpe est applicable a toute sorte de polluants si les caracteristiques physico-chimique du couple solute/solvant sont connues. Ce modele nous a conduit a dimensionner a la demande de differents groupes chimiques ou petrolier des rideaux d'eau. Deux etudes industrielles qui se sont traduites par la realisation des unites proposees sont decrites dans ce document, montrant l'interet et l'extraordinaire champ d'application de cette technique
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Nicolas, Jean-Pierre. "Ville, transports et environnement. Contributions relatives des paramètres du trafic routier affectant la pollution sonore et atmosphérique en milieu urbain." Phd thesis, Université Lumière - Lyon II, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00267185.
Full textAbstract:
Le trafic routier mécanisé, automobiles et poids lourds confondus, connaît une croissance continue, et avec lui les nuisances qu'il génère : occupation de l'espace et éviction d'autres activités ou d'autres types de mobilité, insécurité, congestion ainsi que nuisances sonores et émissions de polluants atmosphériques. Entre 1980 et 1994, le trafic routier a augmenté de moitié sur le réseau français, passant de 320 à 487 milliards de véhicules x kilomètres en 15 ans. La part urbaine de ce trafic a évolué de manière identique, représentant 27 à 28% du total.<br />L'objectif de cette thèse est de mieux se rendre compte d'une part du poids relatifs des émissions polluantes et sonores du trafic routier sur l'environnement et le cadre de vie urbain, d'autre part du poids relatif des caractéristiques du trafic routier dans ses émissions (niveau global du trafic, conditions générales de circulation, caractéristiques technologiques des véhicules).<br />D'un point de vue méthodologique, deux démarches ont été privilégiées. D'une part une réflexion générale a permis de mieux situer le contexte économique et social, mais aussi technique et scientifique dans lequel le travail s'inscrit. Un premier bilan statique permet ainsi de donner une idée des enjeux actuels liés aux émissions polluantes et sonores du trafic routier en milieu urbain. Chacun des 3 facteurs considérés comme affectant les émissions du trafic (Cf. ci-dessus) a également fait l'objet de ce type d'investigation. D'autre part un outil spécifique a du être développé pour mettre en évidence les liens existants entre les paramètres descriptifs du trafic et ses émissions polluantes et sonores. Nous avons utilisé un modèle d'affectation du trafic appliqué à l'agglomération lyonnaise en 1990, 1994, 2000 et 2010. Les résultats d'affectation obtenus ont permis d'établir des indicateurs de niveaux de pollution liée à la route, compte tenu d'hypothèses sur les relations entre les conditions de circulation et les émissions ainsi que sur la composition du trafic.
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Aouizerats, Benjamin. "Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique en couche limite urbaine : application à la campagne CAPITOUL." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1591/.
Full textAbstract:
La modélisation de l'aérosol se pose actuellement comme un point de passage obligé pour la compréhension du système atmosphérique. Son rôle multiple le place au centre de préoccupations environnementales comme météorologiques. Aujourd'hui, de nombreuses études attestent que de par ses propriétés physico-chimiques, l'aérosol a un impact direct complexe sur le bilan radiatif du fait de ses propriétés diffusantes et absorbantes. Il a été également montré qu'il avait un fort impact indirect lorsqu'on considère sa capacité d'activation en gouttelettes nuageuses. Enfin et selon différents rapports de l'Organisation Mondiale de la Santé, l'aérosol fin et ultra fin (particules fines inhalables) pose un vrai problème de santé publique (cancers, asthmes,. . . ). Cette étude s'inscrit dans ce contexte et a pour principal objectif d'étudier les impacts radiatifs de l'aérosol urbain sur la couche limite. L'un des objectifs est d'étudier et d'évaluer les rétroactions des aérosols sur la dynamique de la couche limite urbaine au travers des interactions entre les particules atmosphériques et le rayonnement. La campagne de mesure CAPITOUL qui eut lieu entre 2004 et 2005 à Toulouse a servi de cadre à cette étude. Un cadastre d'émissions des aérosols et des gaz a tout d'abord été établi. Puis, une modélisation de l'aérosol urbain, principalement émis par des sources anthropiques (trafic routier et industries), a permis l'étude de l'évolution granulométrique et chimique, ainsi que l'analyse de la distribution spatiale des particules, fortement dépendante de la résolution adoptée. Ensuite, un module permettant de prendre en compte les caractéristiques des aérosols (taille, composition, concentration) calculées en chaque point et à chaque pas de temps lors du calcul des flux radiatifs a été développé. Ce module a permis de calculer les flux radiatifs influencés par la nature absorbante ou diffusante des aérosols. Les impacts sur ces flux et sur la température de la couche limite dans le cas réel de la campagne CAPITOUL sont présentés et comparés aux impacts dus à la surface urbaine seule<br>Nowaday, aerosol modelling is an absolute interest for the understanding of the complex atmospheric system. The role of aerosol particles is considered crucial for air quality, meteorological and climatical purpose. Several studies show that the aerosol physical and chemical behaviours affect the atmospheric radiative budget by scaterring and aborbing the radiative fluxes. Moreover, it has also been shown that the physical and chemical description of the aerosol is necessary to give shape to water droplets. Finally, several reports from the World Health Organisation show that the fine aerosol particles can cause major diseases as cancer or pulmonary diseases, and should be now considered as a public health matter. This study takes place in this context, and aims at estimating the radiative feedbacks of urban aerosol on the boundary layer. The CAPITOUL field experiment, which took place in the city of Toulouse during one year from march 2004 to february 2005, is the framework of a modelling study during a 2-day IOP. First, an emission inventory has been set up to reproduce the gaz and particles emissions. Then, a simulation exercise aims at reproduce the aerosol evolution at the fine scale of 500 m, and the very specific spatial distribution at different resolutions. In order to estimate the impact of aerosol particles on radiation, a radiative module has been developped to compute online the aerosol optical properties depending on the complex aerosol physical and chemical parameters. The radiative fluxes are then impacted by the aerosol scaterring and aborbing behaviour, leading to change in the urban dynamics. Those feedbacks on radiative fluxes lead to a change of the boundary layer's temperature. The impacts are also compared to the urban surface impacts
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Jaidan, David Nizar. "Etude des processus d'import et d'export de la pollution gazeuse et particulaire au-dessus du bassin méditerranéen dans le cadre du projet ChArMEx." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30063/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier les phénomènes d'import et d'export de la pollution gazeuse et particulaire au-dessus du Bassin Méditerranéen (BM). Ce travail consiste dans un premier temps à étudier l'évolution de l'ozone (O3) de surface dans un contexte de changement climatique au-dessus du BM entre 2000 et 2100, en exploitant les sorties issues de 13 modèles participant à l'exercice ACCMIP (Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project). Nous avons montré que l'ozone de surface diminue entre 2000 et 2030 (2100) pour 3 RCPs (Representative Concentration Pathway) : -14% (-38%) pour le RCP2.6, -9% (-24%) pour le RCP4.5 et -10% (-29%) pour le RCP6.0, alors que pour le scénario RCP8.5, l'ozone de surface reste stable au cours du XXIème siècle. Dans un second temps, nous avons identifié les sources et les chemins de transport de l'O3 et du monoxyde de carbone (CO) représentatifs des différentes régions du BM : l'Est, l'Ouest et le Centre entre 2012 et 2014, en utilisant une approche statistique qui combine des observations de surface et des rétro-trajectoires issues du modèle HYSPLIT (Hybrid Single Particle Lagrangian Trajectory). En général, l'O3 et le CO sont transportés, respectivement, depuis l'Europe continentale et l'Europe de l'Est vers le BM. Finalement, nous avons étudié les phénomènes d'import et d'export de la pollution au-dessus du BM, en utilisant le modèle MOCAGE (Modèle de Chimie Atmosphérique à Grande Échelle) et le modèle HYSPLIT, et en exploitant les observations récoltées lors des deux campagnes de mesures TRAQA (TRAnsport à longue distance et Qualité de l'Air) (été 2012) et GLAM (Gradient in Longitude of Atmospheric constituents above the Mediterranean basin) (août 2014) réalisées dans le cadre du programme ChArMEx (The Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment). Nous avons mis en évidence le transport à longue distance des masses d'air enrichies en O3 et l'impact du Mistral sur le mélange des masses d'air. Le bilan d'O3 et de CO a été aussi réalisé sur le BM pour l'année 2012 à partir des simulations du modèle MOCAGE. Les résultats montrent que le CO est importé vers le BM pendant le printemps et l'été alors que l'O3 est importé vers le BM durant la période janvier-juin puis exporté le reste de l'année<br>The objective of this thesis is to study the import and the export processes of gaseous and particulate air pollution over the Mediterranean Basin (MB). Firstly, we investiga- ted the evolution of surface ozone (O3) over the MB over the time period 2000-2100 in a context of climate change, using the Atmospheric Chemistry and Climate Model In- tercomparison Project (ACCMIP) outputs from 13 models. Compared to the reference period (2000), we found a net decrease in the ensemble mean surface O3 over the MB in 2030 (2100) for 3 RCPs (Representative Concentration Pathway) : -14% (-38%) for RCP2.6, -9% (-24%) for RCP4.5 and -10% (-29%) for RCP6.0. For the RCP8.5 scenario, the ensemble mean surface O3 is almost constant over the MB from 2000 to 2100. Se- condly, we identified the geographical sources and the transport pathways of polluted air masses inducing high levels of surface O3 and carbon monoxide (CO) concentrations in di erent regions of the MB, representative of the west, the center and the east of the MB between 2012 and 2014, using several backward trajectory statistical analyses combining in situ measurements and back trajectories obtained from the HYSPLIT (HYbrid Single- Particle Lagrangian Integrated Trajectory) model. In general, O3 and CO are transported to the MB from continental Europe and Eastern Europe, respectively. Finally, we studied the import and export processes of pollution over the MB using the chemical transport model MOCAGE (MOdele de Chimie Atmosphérique à Grande Échelle) and the HYS- PLIT model. We also investigated in situ measurements carried out during both TRAQA (TRAnsport à longue distance et Qualité de l'Air) (2012) and GLAM (Gradient in Longi- tude of Atmospheric constituents above the Mediterranean basin) (2014) field campaigns performed within the framework of the ChArMEx (The Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment) program. We highlighted the long-range transport of air masses rich in O3 and the impact of the Mistral wind on the air mass mixing. The budget of O3 and CO was also performed over the MB for the year 2012 using the MOCAGE model simulations. We found that the MB is an import area for CO during the spring-summer period, whilst tropospheric O3 is imported to the MB during the January-June period and exported the rest of the year
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Philippe, Christelle. "Analyse de la pollution atmosphérique aux échelles locale et régionale. Modélisation spatiale et temporelle à l'aide d'une méthode de scénarii épisodiques." Phd thesis, INSA de Rouen, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006789.
Full textAbstract:
Pour évaluer l'impact d'une exposition à long terme à une pollution atmosphérique, il est nécessaire de procéder à des simulations sur de longues périodes (plusieurs mois, voir plusieurs années). Dans certains cas comme la pollution photochimique, le temps de calcul est rédhibitoire. Cela pousse soit vers une intensification des calculs grâce à la parallélisation, soit vers la simulation de scénarios représentatifs. Durant cette thèse, nous avons procédé à la parallélisation du code TRANSCHIM. L'efficacité obtenue pour des simulations avec une chimie photo oxydante est satisfaisante, mais le gain de temps reste limité pour des simulations inertes. De plus, dans le cadre du projet CITY DELTA, une méthode de scénarios épisodiques à été développée pour évaluer les concentrations de fond sur la région parisienne. Cette méthode, basée sur le tri statistique de journées météorologiques, a été validée par confrontation aux mesures de capteurs pour la période étudiée (avril à septembre 1999).