Observation

Le CEREA (Centre d'Enseignement et de Recherche en Environnement Atmosphérique, laboratoire commun ENPC/EDF R&D) est actif dans le domaine de la modélisation de l'écoulement atmosphérique et de la qualité de l'air sur des thématiques transport et énergie. De l'échelle régionale à l'échelle européenne son expertise repose sur les plate-formes numériques Polair3D/Polyphemus (https://cerea.enpc.fr/polyphemus/) et CHIMERE (https://www.lmd.polytechnique.fr/chimere/) pour le transport des polluants associé à la chimie atmosphérique notamment par le couplage avec le logiciel SSH-aerosol (https://sshaerosol.wordpress.com/). A plus petite échelle, quelques km² à quelques dizaines de km², la modélisation de l'écoulement atmosphérique se fait à l'aide d'un code de mécanique des fluides généraliste (code_saturne^® https://www.code-saturne.org/cms/web/) développé par EDF R&D et adapté par le CEREA aux spécificités atmosphériques. Le développement de ce type de modèle nécessite une confrontation aux données expérimentales à des fins d'analyse de processus et de validation du code.

De plus, les études dans le domaine des énergies renouvelables, essentiellement éoliennes et photovoltaïques, (estimation du productible, évaluation de l'apport potentiel d'une nouvelle instrumentation, développement ou validation des outils de prévision,…) peuvent nécessiter de disposer de mesures réalisées sur des sites de productions (futurs ou en exploitation).

Dans ce contexte, le département MFEE (Mécanique des Fluides, Energies et Environnement) d'EDF R&D dispose d'un ensemble instrumental météorologique.

Objectifs :

L'exploitation de ce parc instrumental compte tenu de la diversité des sollicitations va avoir plusieurs objectifs :

• Constituer des séries longues durées (plusieurs mois à plusieurs années) dans le cadre du développement des outils de modélisations. Cela permet également de documenter des épisodes météorologiques particuliers (brouillard, vents forts, vents faibles, …). Les mesures sont alors faites en continu.
• Concevoir et réaliser des campagnes de mesures dédiées à une thématique particulière, en autonomie ou en partenariat.
• Evaluer les performances de nouveaux capteurs ou les évolutions proposées par les constructeurs sur ceux déjà existants

Description :

Une grande partie du parc instrumental est déployé au SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique) situé sur le campus de l'école Polytechnique à Palaiseau (http://sirta.ipsl.fr/). Ce site est équipé d'infrastructures d'accueil et de mats de 30 et 50m offrant la possibilité aux différents laboratoires contributeurs de faire de la validation / évaluation instrumentale (par comparaison avec d'autres instruments) ainsi que de la mesure en continu pour contribuer à l'enrichissement de la base de données commune contenant les séries d'observation longue durée. Le matériel déployé par le CEREA est constitué de deux lidars Doppler, d'un sodar, d'un radar UHF, de nombreux anémomètres ultrasoniques, de capteurs de rayonnement, …. Ces instruments sont répartis sur deux zones différentes, l'une correspondant à la plateforme principale du SIRTA, l'autre située dans la zone bâtie du campus. Ils permettent d'acquérir des mesures dans des environnements très différents. Les mesures ainsi acquises sur plusieurs années ont par exemple permis

• de caractériser les situations de vent faible, en termes de probabilité d'occurence, de stratification thermique et de propriétés de la turbulence.
• de valider la capacité de code_saturne à reproduire l'écoulement à micro-échelle en milieu complexe (zones de forêt, de bâtiments).
• de caractériser les performances des différents sodars et lidars présents sur le site en fonction de différents paramètres atmosphériques. Le SIRTA est particulièrement bien adapté à ce type d’exercice en raison de la diversité des grandeurs physiques mesurées sur ce site.

Le SIRTA permet également au CEREA de participer à de grandes campagnes internationales comme celles dédiées au brouillard, ou de conduire des campagnes sur des thématiques comme la dispersion en situation de stratification stable, ou de vent faible, en utilisant l’émission d’un traceur passif.
Certains instruments sont également déployés ponctuellement sur d’autres sites pour des campagnes de courte durée, par exemple sur des sites d’intérêt pour la production photovoltaïque ou éolienne.