Soutenance de thèse Lya Lugon - Modélisation de la qualité dans les rues de Paris

Afin de modéliser les concentrations de polluants liés à la qualité de l’air dans les rues de Paris, le modèle de réseau de rues MUNICH (Model of Urban Network of Intersecting Canyons and Highways) est amélioré. Une approche non stationnaire est développée pour représenter la formation des composés secondaires, tels que NO2. Pour modéliser la dynamique des aérosols, MUNICH est couplé au module chimique SSH-aérosol. Les concentrations en gaz et particules dans les rues de Paris sont simulées avec MUNICH, couplé au modèle de chimie-transport Polair3D pour intégrer les concentrations de fond dans les rues. Pour les composés gazeux, le couplage entre MUNICH et Polair3D peut être unidirectionnel (les concentrations de fond influencent celles des rues) ou bidirectionnel (il y a un feedback entre la rue et les concentrations de fond). Les concentrations de NO2 et NOx se comparent bien aux observations, quelque soit l’approche utilisée pour le couplage. Le couplage bidirectionnel influence plus les rues avec un rapport hauteur/largeur intermédiaire et avec des émissions de trafic élevées, atteignant 60% sur les concentrations de NO2 selon la rue. Pour les particules, les concentrations de PM2.5 , PM10 et les compositions chimiques simulées sont proches des observations. Lesparticules secondaires ont un impact important sur les concentrations de PM2.5 , atteignant 27% selon la rue et le moment de la journée. La chimie gazeuse a une forte influence sur les espèces gazeuses réactives, augmentant de 37% la concentration moyenne du NO2. L’influence sur les condensables est plus faible, mais atteint 20% selon la rue. L’hypothèse d’équilibre thermodynamique dans le calcul de la condensation/évaporation surestime les concentrations en organiques d’environ 5% en moyenne, jusqu’à 31% à midi selon la rue. Les émissions trafic de NH3 augmentent les concentrations en inorganiques de 3% en moyenne, atteignant 26% selon la rue. Pour expliquer la sous-estimation par le modèle des fortes concentrations de carbone suie (BC) observées dans les rues, l’influence des émissions hors échappement et du couplage bidirectionnel est investiguée. Une nouvelle approche pour calculer la remise en suspension des particules est présentée, modélisant la masse déposée et respectant le bilan de masse à la surface des rues. Les simulations montrent que la remise en suspension des particules a un faible impact sur les concentrations de BC. Les concentrations de BC dans les rues influencent les concentrations urbaines de fond : l’influence du couplage bidirectionnel atteint 50% selon la rue. Les émissions d’usure des pneus contribuent aux émissions de BC de façon comparable aux émissions à l’échappement. Des nouveaux facteurs d’émission sont proposés cohérents avec certaines études de la littérature et la comparaison modèle/mesures effectuée. MUNICH est finalement utilisé sur Paris pour estimer l’impact du renouvellement du parc automobile sur dix ans et de la mobilité urbaine sur l’exposition de la population à de multiples composés. Le renouvellement du parc de véhicules diminue fortement l’exposition de la population aux NO2, BC, PM10, PM2.5 et aux particules organiques. Cette diminution est plus importante que celle estimée en utilisant un CTM à l’échelle régionale. L’exposition de la population aux PM2.5 diminue de façon similaire si les véhicules diesel, essence ou électriques récents sont favorisés. Mais favoriser les véhicules électriques induit la plus forte diminution de l’exposition au NO2 . Le télétravail est moins efficace que le renouvellement des véhicules, mais il peut être utilisé pour intensifier la diminution de l’exposition aux concentrations de particules. Cependant, des réductions plus ambitieuses des émissions sont nécessaires pour respecter les directives de qualité de l’air sur Paris.