Evaluation des prévisions de composition de particules à la surface

M2 / Ecole : Fiche de stage Année 16_17
Référence du M2 ou Ecole
-Intitulé :ENM – M2 SOAC_EE
- Acronyme :
-Université de rattachement :ENM/Université de Toulouse
Titre du stage : Evaluation des prévisions de composition de particules à la surface par le système PREVAIR
Nom et statut du (des) responsable (s) de stage :
Frédérik Meleux, CNRM, Chercheur INERIS
Mathieu Joly, CNRM, Chercheur Météo-France
Olivier Favez, INERIS, Responsable du programme CARA
Le stagiaire sera accueilli à CNRM/GMGEC/PLASMA à Toulouse.
Coordonnées (téléphone et email) du (des) responsable (s) de stage
Frédérik Meleux [email protected]
Mathieu Joly [e-mail]
Sujet du stage :
Les modèles MOCAGE (METEO-FRANCE) et CHIMERE (INERIS) sont les deux modèles de prévision de
la qualité de l’air utilisés dans le cadre de la plateforme de prévision de la qualité de l’air PREVAIR
(www.prevair.org). Ils fournissent quotidiennement des prévisions de concentration en surface pour les
principaux polluants réglementés (ozone, dioxyde d’azote, particules PM10 et PM2.5) du jour courant au
surlendemain sur plusieurs domaines du globe à la France. Ce sont deux modèles de chimie-transport,
représentant l'évolution physico-chimique des polluants dans la troposphère, à partir de données
météorologiques et de cadastres d'émissions fournies en entrée.
Pour la modélisation des particules, les deux modèles intègrent les espèces d'aérosols primaires (poussières
désertiques, sels marins, suies, autres particules carbonées) ainsi que certaines espèces d'aérosols secondaires
(nitrates, sulfates, particules organiques), formés par l'oxydation et la conversation de molécules gazeuses.
La surveillance de la qualité de l’air et plus particulièrement celle liée aux particules se renforce avec le
déploiement de nouveaux moyens de mesure sur le territoire nationale permettant d’obtenir une information
sur la composition des aérosols. Ce type de mesure permet de mieux caractériser les particules et apporte une
information sur les principales sources d’émission contribuant à la formation des particules. Le programme
CARA (LCSQA, www.lcsqa.org) anime ce réseau de mesure composé à la fois de prélèvements sur filtres et
d’analyseurs automatiques. Ils permettent de suivre au cours de l’année l’évolution de la composition des
particules en relation avec les émissions de polluants, les caractéristiques géographiques du lieu de la mesure
et les conditions météorologiques.
L'objectif du stage est de comparer les prévisions d'aérosols des deux modèles MOCAGE et CHIMERE sur
la France, à partir des observations de composition de particules disponibles.
Méthodologie et plan de travail
Les prévisions quotidiennes des deux modèles CHIMERE et MOCAGE sur la France pendant une année
passée seront exploitées et analysées. Les sorties des deux modèles seront traitées de façon à être comparées
aux jeux d'observations disponibles. L'analyse des résultats sera faite dans un premier temps par saison, puis
des épisodes de pollutions aux particules dans des zones spécifiques seront ciblés. Il sera aussi pertinent de
d’étudier l’impact de la météorologie sur la variabilité spatio-temporelle des concentrations . Les questions
auxquelles nous tâcherons de répondre seront : certaines espèces sont-elles systématiquement mal
représentées dans les modèles ? Quels biais (sous-estimation ou sur-estimation) présente chaque espèce
d'aérosols ? Ces comportements sont-ils généralisés sur la France ou sont-ils contrastés géographiquement ?
Lors d'épisodes de pollutions, quelles espèces sont les plus fortement contributrices ? Sont-elles bien
simulées par les modèles ? Les résultats permettront de comprendre les points forts actuels des modèles,
d'évaluer leur complémentarité, et d'identifier les voies de progrès pour chacun d'entre eux.
Le plan de travail sera le suivant :
Mois 1 : bibliographie (mesures d'aérosols, modélisation de la qualité de l'air),
Mois 2 : Traitement des sorties de modèles et des observations et développement des diagnostics,
Mois 3 : Analyse des résultats pour chaque saison sur la France,
Mois 4 : Analyse des résultats lors d'épisodes de pollution aux particules,
Mois 5 : Ecriture du rapport et préparation de la soutenance de stage.