Irène Korsakissok

Résumé

L'évolution des polluants dans l'atmosphère dépend de phénomènes variés, tels que les émissions, la météorologie, la turbulence ou les transformations physico-chimiques, qui ont des échelles caractéristiques spatiales et temporelles très diverses. Il est très difficile, par conséquent, de représenter l'ensemble de ces échelles dans un modèle de qualité de l'air. En particulier, les modèles eulériens de chimie-transport, couramment utilisés, ont une résolution bien supérieure à la taille des plus petites échelles. Cette thèse propose une revue des processus physiques mal représentés par les modèles de qualité de l'air, et de la variabilité sous-maille qui en résulte. Parmi les méthodes possibles permettant de mieux prendre en compte les différentes échelles, deux approches ont été développées : le couplage entre un modèle local et un modèle eulérien, ainsi qu'une approche statistique de réduction d'échelle.

Couplage de modèles

L'une des principales causes de la variabilité sous-maille réside dans les émissions, qu'il s'agisse des émissions ponctuelles ou du trafic routier. En particulier, la taille caractéristique d'un panache émis par une cheminée est très inférieure à l'échelle spatiale bien résolue par les modèles eulériens. Une première approche étudiée dans la thèse est un traitement sous-maille des émissions ponctuelles, en couplant un modèle gaussien à bouffées pour l'échelle locale à un modèle eulérien (couplage appelé panache sous-maille). L'impact de ce traitement est évalué sur des cas de traceurs passifs à l'échelle continentale (ETEX-I et Tchernobyl) ainsi que sur un cas de photochimie à l'échelle de la région parisienne. Différents aspects sont étudiés, notamment l'incertitude due aux paramétrisations du modèle local, ainsi que l'influence de la résolution du maillage eulérien.

Réduction d'échelle statistique

Une seconde approche est présentée, basée sur des méthodes statistiques de réduction d'échelle. Il s'agit de corriger l'erreur de représentativité du modèle aux stations de mesures. En effet, l'échelle de représentativité d'une station de mesure est souvent inférieure à l'échelle traitée par le modèle (échelle d'une maille), et les concentrations à la station sont donc mal représentées par le modèle. En pratique, il s'agit d'utiliser des relations statistiques entre les concentrations dans les mailles du modèle et les concentrations aux stations de mesure, afin d'améliorer les prévisions aux stations. L'utilisation d'un ensemble de modèles permet de prendre en compte l'incertitude inhérente aux paramétrisations des modèles. Avec cet ensemble, différentes techniques sont utilisées, de la régression simple à la décomposition en composantes principales, ainsi qu'une technique nouvelle appelée "composantes principales ajustées". Les résultats sont présentés pour l'ozone à l'échelle européenne, et analysés notamment en fonction du type de station concerné (rural, urbain ou périurbain).

Haut de page

Activités périphériques

Durant les trois années et demie passées au CEREA, j'ai eu l'occasion de travailler sur différents sujets en périphérie de ma thèse de doctorat. Il s'agit de travaux associés à ma thèse (développements) ou réalisés en parallèle (études sur les routes ou sur les réseaux de capteurs).

Développements

Les travaux de cette thèse ont donné lieu au développement de plusieurs modèles au sein de la plate-forme Polyphemus. Dans ce cadre, j'ai animé des sessions de formation à destination d'utilisateurs de la plate-forme, sur les modèles pour l'échelle locale (en France) ainsi que sur l'assimilation de données (au Chili). Par ailleurs, j'ai également encadré des sessions de travaux pratiques à l'ENSTA (assimilation de données) et à l'ENPC (dispersion de radionucléides).

Modélisation des routes

• Participation à une étude sur la modélisation du dépôt de particules en bord routes, en utilisant les modèles gaussiens développés au cours de la thèse (collaboration avec le SETRA et le CETE de Lyon),
• Co-encadrement d'un stage de fin d'études sur la modélisation des sources linéiques dans les modèles gaussiens pour l'application aux émissions routières. Ce travail fera l'objet d'une publication.

Performance de réseaux de détection

Dans le cadre d'une étude pour la DGA, j'ai travaillé sur la performance de réseaux de capteurs dédiés à la détection d'émissions potentiellement dangereuses, pour la protection à l'échelle locale (quelques kilomètres ou dizaines de kilomètres). Ce travail a fait l'objet d'une publication.

Haut de page