Villes et Régions

De nombreux polluants d'origines diverses (naturelles ou humaines) sont continuellement rejetés dans l'atmosphère. ARIA Technologies accompagne ses clients ou réalise pour eux un bilan qualitatif et quantitatif de toutes les émissions d'un territoire. La caractérisation des rejets atmosphériques en tous points du territoire apporte une réponse claire à la contribution de chaque type d'activité dans la pollution globale. Ces inventaires d'émissions permettent aux décideurs d'orienter leurs politiques régionales ou locales d'aménagement dans le cadre des Plans de Protection de l'Atmosphère, des Plans de Déplacements Urbains ou encore des Plans Climat-Energie Territoriaux, et d'évaluer leurs impacts.

Issues d'un croisement entre des données primaires (données socio-économiques, statistiques agricoles et industrielles, plans trafic...) et des facteurs d'émissions, ces données constituent l'alimentation de base des outils de modélisation atmosphérique proposés par ARIA Technologies.

ARIA Technologies participe à la conception et au renforcement des réseaux de mesures des polluants atmosphériques en s’appuyant sur son expérience en transport et dispersion ainsi que sur la réalisation d’un inventaire d’émissions précis. Cette approche permet de déterminer les emplacements les plus adaptés pour les capteurs (météorologiques ou de pollution).

L’étude peut comporter une phase de diagnostic (historique des niveaux de pollution observés, analyse des données disponibles) et une phase expérimentale : ARIA Technologies propose alors de définir, de suivre et d’analyser des campagnes de mesures spécifiques sur site (tubes à diffusion, camion laboratoire, mesures météorologiques).

Des outils de modélisation permettant de traiter un grand nombre de réactions physico-chimiques sont utilisées pour simuler la dispersion de polluants secondaires à l'échelle régionale.

ARIA Technologies rassemble, en collaborant avec les services locaux, l’ensemble des données nécessaires (géographie, occupation des sols, cartographie des activités émettrices, répartition du trafic automobile) pour constituer un inventaire complet des émissions produites par différents secteurs (trafic routier, industries, chauffage urbain, activités agricoles, sources naturelles).

Dans cette approche, les émissions sont simulées heure par heure, sur un maillage de haute résolution. ARIA Technologies assure la cohérence de ces données avec les inventaires nationaux d’une part et avec les nomenclatures européennes d’autre part, notamment dans les zones frontalières.

Parallèlement à la construction de l’inventaire d’émissions, ARIA Technologies étudie les situations météorologiques ayant conduit à des épisodes de forte pollution (évolution des champs de vent, de température et de turbulence), de manière à les reproduire par modélisation numérique, en utilisant une représentation détaillée du site (topographie, occupation des sols, bâti).

Les données d’émission et les champs météorologiques alimentent un système déterministe de modélisation du transport, de la dispersion et de la transformation chimique des polluants : il permet de calculer heure par heure, avec une résolution de l’ordre du kilomètre, l’évolution des concentrations au voisinage du sol pour différents épisodes et pour les principaux polluants mesurés.

Une fois validées par comparaison avec les mesures du réseau de surveillance de la qualité de l'air, ces simulations permettent d’étudier la contribution respective de chaque source et de prévoir l’effet de l’application de différents programmes de réduction des émissions : restrictions de trafic, normes sur les véhicules ou les combustibles, limitations des émissions industrielles.

Il s’agit d’outils de prospective et d’aide à la décision dans le cadre de la définition de politiques régionales d’amélioration de la qualité de l’air.

En collaboration avec le CNRS, ARIA Technologies propose également l’élaboration et l’application d’outils de prévision à court terme des épisodes de pollution par l’ozone. Ces techniques peuvent marier les méthodes statistiques (identification des variables météorologiques conduisant à une forte probabilité d’épisodes) et les méthodes déterministes utilisant la prévision numérique du temps (variables météorologiques prévues par les centres météorologiques).

ARIA Technologies assure le couplage entre les systèmes de suivi ou de simulation du trafic (systèmes de comptage, modèles de trafic) et ses logiciels de calcul des émissions atmosphériques. Le travail en collaboration avec les spécialistes locaux du trafic permet d’obtenir une évaluation des flux de véhicules, des vitesses moyennes et de la répartition du parc. Le calcul des émissions pour les principaux polluants est effectué pour chaque voie ou pour chaque quartier, en identifiant les facteurs d’émission de chaque type de véhicule (voiture particulière, poids lourd, deux roues, etc.). La carte des émissions liées au trafic, heure par heure, en moyenne journalière, ou pour des situations de trafic particulières (heures de pointe par exemple) constitue une information de base pour identifier les zones critiques, déterminer une stratégie d’implantation de capteurs, alimenter un calcul de dispersion.

À l’échelle de l’agglomération, ARIA Technologies réalise des évaluations statistiques de la qualité de l’air et des études détaillées de situations particulières. L’évaluation statistique détermine l’impact à long terme de l’ensemble des polluants émis sur le site. Elle fournit une cartographie des concentrations et des risques de dépassement des valeurs réglementaires ou des niveaux d’alerte. L’étude de cas produit, pour des situations météorologiques particulières ou des chroniques météorologiques réelles, un historique précis des concentrations en tout point du domaine. Elle permet d’étudier facilement la contribution respective de chacune des sources de pollution dans l'atmosphère (trafic automobile, industries, chauffage…).

Certaines infrastructures urbaines (tunnels, voies rapides, voiries souterraines, parkings) peuvent provoquer des niveaux importants de pollution de proximité (quelques dizaines ou centaines de mètres). Pour étudier ces questions, ARIA Technologies propose l’utilisation d’outils de modélisation tridimensionnelle complets qui s’appuient sur des maillages de très haute résolution (de l’ordre du mètre). Ceux-ci permettent de prendre en compte de manière très précise l’ensemble des obstacles et des caractéristiques du problème (bâtiments, effet des véhicules ou des systèmes de ventilation sur l’écoulement).

À partir d’un cas de base, nous pouvons tester différentes solutions d’aménagement (géométrie, largeur et disposition des voies, débits de ventilation, etc.) et définir la variante la plus efficace pour minimiser les impacts sur la qualité de l’air.

Il est important de chiffrer les dommages causés par la pollution atmosphérique aux constructions et aux monuments. Les chercheurs qui s’intéressent à la conservation des oeuvres d’art comprennent de mieux en mieux les couplages des facteurs pollution/précipitations qui aggravent les attaques sur les bâtiments. La simulation du processus de détérioration des ouvrages et l’évaluation des coûts de réparation et d’entretien imposés à la collectivité sont maintenant accessibles.

Il est aujourd’hui démontré que la pollution atmosphérique a un effet néfaste important sur la santé (particules fines, dioxines, SO₂, benzène…). Les études d’impact précisent les éventuels effets de la pollution atmosphérique sur l’environnement en intégrant les composantes suivantes: bâti, végétation et santé publique.

Par ailleurs, l’utilisation directe de cartes de concentration s’avère limitée pour évaluer précisément l’impact de la pollution atmosphérique sur la santé humaine. C’est pourquoi il est intéressant de conduire des études d’exposition : celles-ci calculent la pollution effective à l’intérieur des bâtiments, prennent en compte la disparité des classes d’individus, leurs activités, ainsi que leur mobilité géographique.

L’usage d’outils de calcul de transport de pollution à l’échelle continentale (Tchernobyl, Fukushima) a familiarisé les équipes d’ARIA Technologies avec l’exploitation des données météorologiques de prévision ou d’analyse fournies par les centres météorologiques mondiaux. Ces logiciels permettent d’évaluer les flux transfrontières comme, par exemple, le transport des sables du désert de Gobi, la propagation des acridiens en Afrique, la dispersion de poussières volcaniques.

Les compétences de l’équipe d’ARIA Technologies dans le domaine de la simulation numérique des champs de vent à petite échelle, en présence de topographie complexe, lui permettent d’étudier les effets des fortes rafales de vent sur les trains (convois de marchandises ou TGV), sur les lignes électriques, sur les viaducs autoroutiers, etc. L’impact des conditions climatiques (grands froids, épisodes de neige collante) sur les installations est également analysé.