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Note Annexe technique au rapport LCSQA 2014 : estimation de l’exposition des populations aux dépassements de seuils réglementaires - Interpolation des sorties de modèles urbains par krigeage avec dérive polynomiale Cette annexe complète le rapport de 2014 intitulé Estimation des populations exposées aux dépassements de seuils réglementaires - Echelle urbaine. Dans ce rapport, sont comparés différents interpolateurs linéaires permettant de cartographier les concentrations à partir de résultats de modélisation urbaine : l’interpolateur linéaire classique, l’interpolateur de Delaunay et le krigeage ordinaire. Les scores obtenus ont montré le comportement satisfaisant des deux premières méthodes, la troisième, dans sa configuration usuelle, n’étant pas adaptée aux caractéristiques des données en milieu urbain. Des développements ont été réalisés en 2015 par le LCSQA pour construire un interpolateur des sorties de modèles urbains plus performant que les interpolateurs linéaires précédemment étudiés. La méthode développée permet de prendre en compte l’intégralité du cadastre des émissions routières via la caractérisation de la décroissance exponentielle des concentrations perpendiculairement aux axes routiers. La décomposition en série entière de la fonction exponentielle permet de se ramener à une dérive externe polynomiale qui est alors introduite dans un krigeage. Les cartographies et les scores sont fortement améliorés. Télécharger le rapport 2014 "Estimation des populations exposées aux dépassements de seuils réglementaires - Echelle urbaine"

Un travail de comparaison des simulations des modèles SIRANE et ADMS-Urban sur un cas d’étude a été mené en réponse aux interrogations des AASQA concernant les performances de ces deux modèles. Cet exercice a été conduit sur le centre-ville de l’agglomération Rouennaise. Il a été mené avec la contribution d’AIR NORMAND, qui a fourni au LCSQA les données d’émission de chacun des brins de trafic simulés, ainsi que celle du CEREMA, qui a fourni les données de circulation et le réseau routier de l’agglomération rouennaise. Les résultats des simulations ADMS et SIRANE sont comparés aux observations de la station trafic du square Guillaume le Conquérant sur le boulevard des Belges (polluants NO2 et PM10 envaleurs horaires sur toute l’année 2012) ainsi qu’aux valeurs mesurées lors d’une campagne d’échantillonnage du NO2 par tubes à diffusion (6 périodes de deux semaines chacune réparties sur l’année 2012). Concernant le NO2, Les résultats obtenus sur la station trafic sont similaires pour les deux modélisations SIRANE et ADMS. La comparaison des indicateurs de performances calculés avec l’outil DELTA TOOL du JRC donne cependant un meilleur score pour la modélisation SIRANE. Concernant les PM10, les résultats obtenus avec les modélisations SIRANE (indicateurs statistiques horaires usuels et « target plots » des concentrations en moyenne journalière) sont sensiblement meilleurs que ceux obtenus avec les modélisations ADMS Urban. L’emplacement de la station trafic, unique point de mesure de proximité situé en bordure d’un square dégagé, ne permet cependant pas de qualifier les résultats pour une rue de type canyon. L’intercomparaison des résultats de modélisation aux points des tubes de la campagne d’AIR NORMAND de 2012 n’a été possible que pour 6 points communs aux deux domaines de simulation (celui d’ADMS étant restreint du fait de la limitation de la Licence ADMS Lite à 300 brins trafic). Les résultats des simulations pour ces six points ne sont pas vraiment en accord avec les mesures des tubes à diffusion. Les biais sont significatifs quel que soit le modèle, ce qui laisse supposer un biais dans les émissions. Or les émissions dans le centre-ville ne sont pas disponibles pour un nombre significatif d’axes ou de rues canyons. Ce manque de données est donc susceptible d’influencer les résultats de simulation à proximité des rues concernées. En conclusion, les résultats de cet exercice sont légèrement plus favorables aux simulations réalisées avec SIRANE qu’à celles réalisées avec ADMS-Urban. De nouvelles comparaisons des simulations de ces deux modèles réalisées par les AASQA sur d’autres campagnes de mesures devront confirmer ou infirmer cette tendance et enrichir ainsi ce premier exercice qui reste limité du fait de l’unique station automatique de proximité disponible. Ils montrent aussi la très grande sensibilité des modèles de petite échelle aux émissions. Par nature des phénomènes modélisés et par construction du modèle, celles-ci influencent grandement les niveaux de concentrations et leur variabilité spatiale et temporelle. Ainsi le bon usage de ces modèles est conditionné par la disponibilité d’un inventaire d’émissions de qualité et hautement résolu.

Le développement de méthodologies permettant de caractériser la performance des modélisations constitue l’une des activités centrales de FAIRMODE, le forum européen sur la modélisation de la qualité de l’air. Cette activité s’est portée récemment sur l’évaluation des cartes analysées, obtenues en combinant des données de modélisation et de mesure par une approche statistique ou géostatistique. L’évaluation de ces cartes s’effectue le plus souvent par validation croisée selon l’algorithme « leave-one-out ». Cette technique, aisée à mettre en œuvre, constitue un moyen pratique d’évaluer la précision relative de différentes cartographies, en particulier dans un cadre opérationnel. Les scores obtenus en chaque station sont toutefois sensibles à la répartition spatiale des sites de mesure. C’est pourquoi des évaluations plus approfondies - par tirages aléatoires - sont parfois réalisées de manière à caractériser plus finement la qualité de l’estimation sur l’ensemble du domaine d’étude. FAIRMODE a ainsi proposé de tester une méthode d’évaluation fondée sur la réalisation de tirages aléatoires multiples afin de se faire une meilleure idée de ce type de technique et de sa possible valeur ajoutée par rapport à la validation croisée usuelle. Les résultats des tests effectués par le LCSQA sont consignés dans la présente note. Les principales conclusions de ce travail et les questions associées s’accordent dans l’ensemble avec celles des autres participants à cet exercice. La méthodologie testée et la validation croisée présentent des résultats cohérents. Dans tous les cas étudiés, ceux-ci respectent l’objectif de qualité de l’outil d’évaluation Delta tool. A la différence de la validation croisée, la réalisation de nombreux tirages fournit des distributions de valeurs qui, dans la procédure de test proposée par FAIRMODE, ne sont que partiellement exploitées (seul le cas associé à la plus grande erreur quadratique est retenu). Si l’usage de cette méthode devait être généralisé, il conviendrait d’approfondir les tests et l’exploitation qui en est faite et de s’accorder sur le choix de certains paramètres. Dans l’attente de nouvelles discussions, la validation croisée, qui est cohérente avec la méthode testée et a l’avantage d’une plus grande rapidité de mise en œuvre, reste une méthode pertinente. Toutefois, en fonction de l’objectif du travail et pour les raisons mentionnées en conclusion, le LCSQA met en avant l’intérêt d’une évaluation par tirages aléatoires.

Depuis le 30 novembre, d’importants épisodes de pollution particulaire impactent la métropole, en particulier le bassin parisien et la zone Rhône-Alpes. La présente note synthétise un ensemble de résultats disponibles au 13 décembre à l’aide d’analyseurs automatiques de la composition chimique des PM implantés sur différentes stations du dispositif national. Cette note résulte notamment du travail et de la réactivité des équipes d’Atmo Nouvelle-Aquitaine, Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, d’Atmo Grand-Est, d’Atmo Franche-Comté, d’Air Pays de la Loire, d’Air Normand, d’Atmo Picardie et du SIRTA/LSCE (site de recherche de l’Institut Pierre Simon Laplace, sur le plateau de Saclay, Essonne) L’ensemble des résultats obtenus convergent vers une forte influence des émissions primaires de combustion (chauffage résidentiel et transport routier), notamment en début d’épisode (30/11-02/12) et depuis le 5 décembre. Une contribution non négligeable de nitrate d’ammonium, sous l’effet de mécanismes photochimiques, est également observée sur tous les sites étudiés, hormis l’agglomération bordelaise qui reste très majoritairement impactée par la combustion de biomasse. Le caractère local de ces épisodes de pollution entraine de fortes variations d’une station à l’autre, avec par exemple des maxima d’émissions de combustion à Metz entre le 8 et le 11 décembre, alors que des niveaux plus faibles par rapport aux jours précédents sont observés au même moment sur le site de Saclay (SIRTA).Un net accroissement de l’influence de l’ensemble des émissions de combustion est également observé entre le 5 et le 11 décembre sur la façade Atlantique et en zones Franche-Comté et Rhône-Alpes. Les résultats présentés ici sont issus de mesures partiellement validées et seront complétés d’une analyse approfondie à l’aide de données obtenues à partir de mesures sur filtres. A noter enfin que ces résultats sont représentatifs de stations de fond (péri-)urbain. Par conséquent, ils ne correspondent pas aux endroits où sont enregistrés les maxima de concentrations, en particulier sur les stations de proximité automobile.

La note "synthèse sur la comparaison des chiffres d’exposition calculés par le LCSQA et les AASQA" compare des chiffres d’exposition nationaux et régionaux pour les dépassements des objectifs de long terme et des valeurs cibles O3 et de la valeur limite journalière PM10, pour l'année 2013. Elle compare en effet les valeurs de surface de dépassement et de population ou végétation exposée calculées respectivement par le LCSQA, à partir de données de cartographie à l’échelle nationale, et par les AASQA, à partir de données de cartographie à l’échelle régionale ou urbaine. Elle dresse un constat des similarités et des différences qui existent entre ces valeurs et propose des explications possibles des écarts observés. Cette note permet donc de valider la pertinence des évaluations de critères d’exposition réalisées au niveau national, comme un possible complément d’analyse des évaluations réalisées au niveau régional par les AASQA en vue du rapportage européen sur la qualité de l’air. Les mêmes approches sont utilisées à travers l’outil PREV’AIR Urgence, et sont donc évaluées positivement comme outil d’aide à la décision au service des AASQA pour la mise en œuvre de l’arrêté Mesures d’Urgence, en complément des outils implantés localement.