Axes de recherches

Les activités de recherche au CEREA ciblent l'environnement atmosphérique, plus particulèrement la micrométéorologie de la couche limite de l'atmosphère (c'est-à-dire la couche atmosphérique qui s'étend de la surface à une altitude de 1 à 2 km d'altitude) et la modélisation numérique de la qualité de l'air. L'assimilation de données dans les modèles de géophysique est aussi un domaine de recherche important.

• Dynamique de la couche limite atmosphérique
  Les chercheurs du CEREA étudient la dynamique de la couche limite atmosphérique au moyen de mesures météorologiques et de simulations numériques . L'instrumentation (sodars, stations météorologiques de surface, mats instrumentés, anémomètres soniques, radar UHF, lidar vent, diffusiomètres et scintillomètres) fournissent des mesures fiables et précises des vents, de la température, du rayonnement solaire, de l'humidité relative et de la turbulence atmosphérique. Ces intruments sont installés en partie sur le campus de l'École Polytechnique à Palaiseau, dans le cadre du Site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique (SIRTA) de l'Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL). La version atmosphérique du modèle numérique de mécanique des fluides (CFD) Code_Saturne , qui a été développée au CEREA, fournit une description réaliste des écoulements atmosphériques et des transferts de chaleur pour des échelles spatiales allant de quelques mètres (par exemple, gaz d'échappement de véhicules) à quelques kilomètres (quartier urbain ou site indsutriel). Ce modèle est en partie évalué avec les mesures obtenues au SIRTA. Des applications en cours incluent, par exemple, la dispersion des polluants en milieu bâti ou près d'un axe routier, l'estimation des champs de vents et de turbulence sur les sites éoliens et l'estimation du transfert de chaleur entre un ensemble de bâtiments et l'atmosphère. Dans ce cadre, des partenariats importants ont été créés avec le réseau scientifique et technique "air" du ministère de l'Écologie (MTES) et EDF Énergies Nouvelles.
  
  
• Modélisation de la qualité de l'air
  Le CEREA développe et met en oeuvre son propre système de modélisation numérique de la qualité de l'air , Polyphemus , qui est utilisé aussi bien pour des activités de recherche que pour des études appliquées. Polyphemus est utilisé, par exemple, pour des études de prospective (par exemple, l'effet de nouveaux carburants sur la qualité de l'air), des études d'impact d'émissions industrielles ou de nouvelles infrastructures routières, la prévision de la qualité de l'air, la dispersion de la radioactivité suite à un accident nucléaire et la pollution transfrontière à l'échelle continentale (par exemple, pour le mercure et d'autres métaux lourds, les polluants organiques persistants et les pluies acides). Plusieurs partenariats sont en place avec l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), l'Institut de l'environnement industriel et des risques (INERIS) et le Centre d'études techniques de l'équipement (CETE) de la région Nord-Picardie, ainsi qu'avec la Division "recherche et innovation" du ministère de l'Écologie (MTES). De nouveaux développements sont continuellement en cours afin de maintenir les modèles à un niveau correspondant à l'état de l'art. Les activités actuelles ciblent l'amélioration des modèles de dispersion des émissions du trafic routier et des cheminées afin de mieux estimer les impacts potentiels de ces sources de pollution sur la qualité de l'air et la comparaison de divers algorithmes pour simuler la formation de l'ozone et des particules atmosphériques et la dispersion des polluants. Un programme important est en cours pour améliorer les modèles existants pour la simulation des particules atmosphériques, en particulier les aérosols organiques secondaires et les particules ultrafines (nanoparticules).
  
  
• Assimilation de données et modélisation inverse
  Les activités de recherche incluent le développement de méthodes pour l'assimilation de données, qui combinent des modèles numériques et des observations, la modélisation inverse et l'application de méthodes d'optimisation pour des problèmes environnementaux. Des applications récentes sont l'amélioration des prévisions de la qualité de l'air avec l'assimilation de données satellitaires, la combinaison optimale d'un ensemble de modèles, la modélisation inverse d'émissions de polluants (par exemple, l'estimation d'un accident à une centrale nucléaire) et l'optimisation des réseaux de surveillance de la qualité de l'air ou de la radioactivité.