Modélisation numérique de la dispersion à méso-échelle de polluants atmosphériques par emboîtement interactif de maillages : application à la zone ESCOMPTE

Numerical modelling of atmospheric polluant dispersion at the mesoscale, using a two-way nesting algorithm : application to the ESCOMPTE area

• Auteur / Autrice : Sébastien Wagner
• Direction : Marie-Claude Pélissier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Toulon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la pollution atmosphérique

Météorologie

Diffusion atmosphérique

Marseille (Bouches-du-Rhône)

Polluants atmosphériques

Modèles mathématiques

Qualité de l'air

Résumé

Ce travail est une contribution aux méthodes de modélisation de la qualité de l'air. Notre nouveau modèle multi-échelle ''MAPOM'' (Multiscale Air Pollution Model) simule la dispersion de polluants atmosphériques à méso-échelle. Pour augmenter la précision du modèle, une nouvelle technique d'emboîtement de maillages avec interaction aux interfaces a été implémentée et testée. Les propriétés de conservation de la masse, de positivité et de monotonie du schéma sont assurées. MAPOM a été validé sur des cas tests théoriques avant d'être appliqué sur la région Marseille - Etang de Berre (domaine ESCOMPTE). Le modèle et son algorithme d'emboîtement interactif de maillages ont démontré leur efficacité à traiter des problèmes difficiles de qualité de l'air, à mésoéchelle et sur des terrains complexes. L'optimisation de la mémoire et la structure modulaire de ce nouveau modèle permettent une gestion souple, rapide et automatique des grilles emboîtées et des processus physiques et chimiques.

This work aims to be a contribution to the numerical techniques used in air quality modelling. Our new multiscale model ''MAPOM'' (Multiscale Air Pollution Model) simulates mesoscale atmospheric pollutant dispersion. To increase the model accuracy, a new mesh embedding method, allowing grid interactions at the interface, has been implemented and tested. Mass conservation, positivity, and monotonicity are ensured. MAPOM was validated on theoretical test cases. It was then applied over the area of Marseille - Etang de Berre (ESCOMPTE domain). The model and its interactive mesh embedding algorithm were proved to be efficient in handling difficult problems of air quality at mesoscale over complex terrain. The optimization of the memory, and the modular structure of this new model enable a flexible, fast and automatic management of the nested grids, and of the physical and chemical processes