ESCOMPTE

ESCOMPTE

Expérience sur Site pour COntraindre les Modèles de Pollution atmosphérique et de Transport d’Emission

Campagne expérimentale sur la région de Fos-Marseille pour constituer une base de données (dynamique et chimie) afin de valider des modèles de chimie-transport

Coordinateur LA - CNRM
Correspondant CNRM-GAME
Site Internet du projet ESCOMPTE
Dates 2000-2001

Les progrès de la connaissance des mécanismes atmosphériques et de leur modélisation rendent aujourd’hui envisageables le suivi et la prévision de l’évolution de la pollution atmosphérique, aux échelles régionale et locale, à l’aide de modèles de simulation numérique prenant en compte les couplages entre réactions chimiques et phénomènes de transport.

De tels modèles sont actuellement développés très activement, notamment en France et en Europe ; leur validation nécessite des jeux de données détaillés adaptés à cette fin : c’est le but de campagnes expérimentales comme Escompte.

 Objectifs

  • Constituer une base de données (dynamique et chimie) pour valider des modèles de chimie-transport (MCT) à différentes échelles d’espace et de temps. La base de données inclut le cadastre d’émissions et les mesures de la campagne de terrain.
  • Réaliser des études de processus, à partir de mesures et de simulations, en relation avec le transport et la transformation des polluants sur la zone d’étude.

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L’expérience de terrain :

- Région de Fos-Marseille (pollution urbaine et industrielle), à plusieurs échelles d’espace (quelques centaines de mètres à quelques centaines de kilomètres)

- Phase terrain entre le 4 juin et le 17 juillet 2001

- Campagne préparatoire (pré-ESCOMPTE) en juin 2000.

Les moyens mis en œuvre :

- Avions instrumentés (mesure in situ de paramètres dynamiques et chimiques, mesures par télédétection) : Merlin (in situ), ARAT (in situ), Mystere 20 (LEANDRE 2), Falcon20 (WIND)>

- Lidars sol : ALTO (O3) et LVT (vent 3D)

- Profileurs de vent ( radars UHF + Mini VHF )

- Radiosondage

- Réseau sol (stations fixes et mobiles, dynamique et chimie)

- Ballons plafonnants (circulations de brise)

 Description de la campagne de mesures

Dans le cadre du programme Escompte une expérience de grande ampleur dans la région de Fos-Berre-Marseille, a eu lieu en Juin/Juillet 2001, pour documenter des épisodes de pollution photochimique. Parmi les études préparatoires à cette expérience, des simulations d’épisodes observés au cours des années précédentes ont été réalisées avec différents outils numériques, et une campagne préliminaire s’est déroulée dans cette même région au cours de l’été 2000. Cette campagne avait pour ambition de répondre aux questions suivantes :

- Quel est le dispositif expérimental à prévoir compte tenu des champs de concentrations observés dans le domaine lors d’un épisode de pollution ?
- Quelles sont les caractéristiques spatio-temporelles des circulations de brise sur le domaine ?
- Quelles sont les performances des outils numériques de prévision des trajectoires de panache ?
- Les procédures opérationnelles (en particulier la décision de déclenchement d’une période d’observations, ainsi que les opérations aéroportées) sont-elles réalisables dans cette région complexe et à fort trafic aérien ?

Les moyens déployés, en plus des stations des réseaux de surveillance de la qualité de l’air, comprenaient deux avions (Fokker 27 équipé par l’Insu et Piper-Aztec du CNRM), des stations de mesure de surface, fixes et mobiles, des ballons plafonnants suivant les panaches urbain ou industriel, des radars profileurs de vent (dont l’UHF du CNRM), et le radiosondage mobile du CNRM. Le PC de campagne était situé dans les locaux de la Dirse à Aix-en-Provence, et la prévision était assurée par la Dirse et le CDM13. Pendant la période d’alerte (19 juin au 9 juillet), un seul épisode intéressant a été observé. Il a été bien documenté par les différents moyens. Bien que peu caractéristique en terme de niveau de pollution, cet événement est cependant fort intéressant dans la mesure où les conditions ont fortement varié au cours des trois journées consécutives, avec un flux de nord-ouest le premier jour, ouest à sud-ouest le deuxième et sud le troisième, ce qui offre une palette de situations tout à fait utile pour la qualification des simulations préparatoires à la campagne de l’été 2001.

Météo-France a concentré ses efforts sur la détermination de l’atténuation du rayonnement ultraviolet (UV-B et ultraviolet proche UV-A) par les aérosols et les polluants, tels que l’ozone, accumulés dans la couche de mélange. À partir de mesures effectuées depuis le Centre Radiométrique de Carpentras et les sommets des reliefs environnants (Mont Ventoux et le Luberon), les résultats montrent que l’atténuation du rayonnement solaire par la couche de mélange, dans le domaine 320- 400 nanomètre, est de l’ordre de 15 à 20 %, suivant le niveau de pollution de cette dernière et les conditions météorologiques (voir un exemple sur le graphique 1 - journée du 30 juin 2000).

Des mesures d’ozone effectuées depuis un véhicule en déplacement de la Dso ont permis de documenter les panaches pollués, générés par les zones de Marseille et de l’étang de Berre, aux frontières nord et est du domaine d’étude d’Escompte, dans différentes conditions météorologiques. Ces mesures ont confirmé l’importance du stockage de l’ozone de nuit, au dessus de la couche d’inversion, pendant les situations météorologiques qui favorisent l’apparition de crises d’ozone (voir le graphique 2).

Un système original de documentation des panaches a été testé : il s’agit de la mesure d’ozone sous un ballon plafonnant, réalisée par le Laboratoire d’Aérologie, le CNES et le CNRM. Une illustration en est donnée sur le graphique 3, qui représente les mesures réalisées par un ballon lâché le 1er juillet à 900m d’altitude depuis la bordure sud de l’étang de Berre. Il est remonté dans la vallée du Rhône jusqu’à Montélimar (diagramme du bas). Au passage, il a franchi le relief des Alpilles (diagramme du haut), avec une onde de sillage bien marquée. À partir de 10h30 UTC, la production apparente d’ozone dans le panache se traduit par une augmentation régulière de la concentration mesurée (diagramme du milieu).

Les enseignements de cette expérience ont d’ores et déjà été pris en compte. Il est beaucoup plus ambitieux, avec en particulier la participation de 7 avions, français et allemands.

Escompte est un programme scientifiquement coordonné par le Laboratoire d’Aérologie (CNRS-UPS) et le CNRM, et principalement supporté par l’Ademe, le Mate, l’Insu et Météo-France.

 Les partenaires :

  • Laboratoire d’Aérologie (PI)
  • LISA
  • SA
  • Laboratoire de Météorologie Dynamique
  • EDF
  • Associations qualité de l’air
  • MEDIAS
  • INSU
  • ADEME
  • Minist. Env.
  • Météo-France