Analyse dynamique de la pollution de l'air dans la troposphère

Dynamic analyzes of air pollution in the trotosphere

• Auteur / Autrice : Céline Leroy
• Direction : Hervé Delbarre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie de l'atmosphère (Dunkerque, Nord)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diffusion atmosphérique

Lidar

Vent de mer

Pollution atmosphérique

Mots clés libres

Flux turbulents

Résumé

La caractérisation et la prévision des épisodes de pollution de l’air nécessitent une approche à la fois chimique et météorologique. Dans ce travail, nous nous sommes donc attachés à mettre en évidence les relations entre les phénomènes météorologiques et la pollution de l’air. Pour cela, nous avons mis en œuvre, dans l’agglomération dunkerquoise, une campagne de mesures de six mois, associant des mesures météorologiques, micro-météorologiques et de composés de type BTEX (Benzène, Toluène, Ethyl-Benzène et Xylènes). Des mesures de flux turbulents ont permis d’évaluer la capacité dispersive de l’atmosphère lors de périodes anticycloniques, dépressionnaires, de passages de front et d’épisodes de brises côtières. Cette étude a montré en particulier le rôle majeur de la brise, à l’origine des plus importants épisodes de pollution de la campagne. Afin d’appréhender l’aspect dynamique tridimensionnel de la brise et par conséquent, le devenir des polluants en altitude, nous avons caractérisé la structure d’un épisode de brise à partir d’instruments de télédétection optique et acoustique et de simulations numériques. L’étude de la pollution de fond a été menée à proximité du site de surveillance du Pic du Midi de Bigorre (PDM) dans les Pyrénées. Des études climatologiques précédentes ont révélé un comportement atypique du cycle d’ozone en période estivale, se traduisant par une diminution d’ozone en milieu de journée. A l’aide d’un lidar à absorption différentielle, nous avons pu mesurer au voisinage du PDM les profils verticaux de l’ozone et du coefficient d’extinction afin d’étudier in situ le rôle des phénomènes météorologiques locaux de brises de pentes.

The characterization and the forecast of air pollution episodes require a combined chemical and weather approach. So, in this work the relations between the meteorological situation and the air pollution. Thereby, a field campaign associating weather, micrometeorological and BTEX (Benzene, Toluene, Ethyl-Benzene and Xylenes) compounds was carried out during six months in Dunkirk. Measurements of turbulent flows were used to evaluate the dispersive capacity of the atmosphere during anticyclonic and depressionary periods, front passages and sea breeze episodes. This study showed in particular that the sea breeze was responsible of the most important pollution episodes of the measurements period. In order to apprehend the three-dimensional dynamic aspect of the breeze and consequently, the pollution behaviour in altitude, the structure of a sea breeze episode was characterized from optical and acoustic teledetection instruments and numerical simulations. The study of the background pollution occured in the neighbouring of the monitoring site of the “Pic du Midi de Bigorre” (PDM) in the Pyrenees (France). Previous studies revealed an atypical behavior of the ozone cycle in summer period, resulting in a decline of ozone in the middle of day. In order to study experimentally the role of the local weather phenomena, the vertical profiles of the ozone and of the extinction coefficient were measured with a differential absorption lidar in the vicinity of the PDM.