Climat urbain et pollution de l'air
Le laboratoire
Laboratoire "IMAGE VILLE ENVIRONNEMENT"
UMR CNRS-UdS 7362
Faculté de Géographie et d'Aménagement
3, rue de l'Argonne
67000 STRASBOURG Tel : 33 (0) 3 90 24 09 51(secrétariat)
Directrice : Christiane WEBER, DR CNRS
Autres chercheurs impliqués :
Nadège BLOND (CR CNRS), Alain CLAPPIER (PU UdS), Sandrine GLATRON (CR CNRS), Didier HAUGLUSTAINE (DR CNRS)
Compétences : http://imaville.u-strasbg.fr/-Energie-pollution-de-l-air-et-
Fiche de compétence de l'équipe
Les travaux du laboratoire dans le cadre de REALISE de 2007 à 2014
- Emissions de polluants atmosphériques
Les émissions de polluants issus du trafic routier déterminent les niveaux de pollution atmosphérique dans les centres urbains. Le modèle numérique EMISENS est développé dans l’objectif de produire rapidement des cadastres d’émission de polluants et d'estimer les incertitudes associées. Au lieu de distinguer tous les brins de rues, les véhicules et leurs facteurs d’émission de polluants, comme le font les modèles d’émission de trafic classiques, les rues et véhicules sont classés par grandes catégories. Des facteurs d’émission moyens sont alors spécifiés pour chaque catégorie de véhicule. Ceci peut être fait à partir de mesures (Belalcazar et al., 2009) ou à partir de la méthodologie européenne COPERT. Le regroupement en catégorie limite fortement les temps de calcul, le gain de temps étant mis à profit pour calculer les incertitudes dues aux paramètres d’entrée du modèle. Ce calcul permet de repérer les paramètres les plus influents dont il faut améliorer l'estimation pour réduire de manière significative les erreurs sur les émissions simulées. L'outil est testé sur la ville de Strasbourg en collaboration avec l'ASPA et appliqué sur les villes de Ho Chi Minh (Vietnam), Agadir (Maroc), Bogota (Colombie).
- Climat urbain et dépenses énergétiques des villes
La population se concentre de plus en plus dans les villes et consomme de plus en plus d'énergie. L’énergie consommée en milieu urbain l’est essentiellement dans les bâtiments et les transports. Dans les bâtiments, cette énergie est principalement utilisée pour la régulation thermique des bâtiments. Le modèle numérique, FVM, est développé dans l'objectif d'étudier les interactions entre la ville et l’atmosphère, de prévoir l’évolution du climat urbain et la demande énergétique des bâtiments d’une ville dans un contexte de changement climatique. Ce modèle intégre un module de bâtiments. Les bâtiments sont représentés à travers les caractéristiques suivantes: nombre, taille, orientation des murs, matériaux de construction, etc. Ces matériaux sont documentés en termes d'albédo et d'émissivité, de conductivité thermique, de chaleur spécifique, etc. FVM intègre la possibilité d'utiliser un équipement permettant de garder constante la température intérieure du bâtiment (système de climatisation ou de chauffage).
- Impact de la pollution de l'air sur la santé et les comportements urbains
Dans le cadre des risques associés aux pollutions atmosphériques et aux incidents sur la santé, deux actions sont en cours : l'une porte sur la continuation de la modélisation multi-niveux des concentrations de polluants ; l'autre sur les impacts sur la santé et sur les comportements urbains. Les impacts sur la santé sont estimés via des études épidémiologiques multi-niveaux "échelles écologiques et micro-échelle" à partir de données sanitaires hétérogènes et de données fournies par l'ASPA. Les deux actions sont en cours, en collaboration avec des équipes locales, Chimie, HUS et Ecole Nationale des Hautes Etudes de Santé Publique (thèse de W.Kilal en co-direction).
- Impact de la végétation sur le climat urbain et la pollution de l'air
La végétation influence le climat urbain et la pollution atmosphérique. En effet, cette végétation émet des composés organiques volatils (COV) qui participent à la formation d’ozone et produit du pollen. Elle tend à favoriser le dépôt et l’absorption des polluants gazeux et particulaires. Elle réduit la température de surface et ainsi les températures ambiantes. Cette réduction de température induit un ralentissement de la chimie, une diminution des émissions de polluant (émissions des COV et de gaz à effet de serre par effet d’ombre), et une diminution du mélange turbulent des polluants. La végétation tend souvent à réduire le mélange des polluants dans les rues. Un module de végétation sera introduit dans le modèle FVM. Le modèle ainsi construit permettra de mieux documenter les effets de la végétation sur le climat urbain. Les effets de la végétation sur la pollution de l'air seront étudiés en couplant FVM au modèle de chimie-transport CHIMERE (http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere). Ce travail sera l'objet de la thèse de Manon Kohler qui débutera en octobre 2009. Un post-doctorant devrait étudier les effets de la végétation à l'échelle du quartier en s'interessant plus spécialement aux apects biologiques et ecologiques (projet ANR TRAMEVERTE, contrat d'un an).
Article : Prévoir les dépenses énergétiques des villes
Thèses en cours
Manon Kohler. Développement d’un modèle de canopée urbaine. Directeur de thèse : Alain Clappier. Financement CNRS.
Dasaraden Mauree. Développement d’un modèle multi-échelles de calcul des dépenses énergétiques des bâtiments. Directeur de thèse : Alain Clappier. Financement ADEME/Région Alsace
Thèses soutenues 2007-2014
Hussain Sajjad (Doctorant SFERE, 2009-2013, soutenue le 16 avril 2013, Observation et modélisation du climat urbain : application aux villes pakistanaises. Directeur de thèse: Alain Clappier.
Khalori A., 2008, "La qualité de l'air en milieu urbain : entre mesure et perception". Direction C Weber. Encadrant S Glatron.
Wania A., 2007, "La végétation en ville : un atout pour la qualité de l’air en milieu urbain - Comportement écologique des espèces végétales et aménagement urbain". Direction C Weber
Publications avec Comité de Lecture 2007-2014
2014
Chinmay J., G. Sachin, G. Beig, N. Blond, D. Chate, R. van der A, Estimation of nitrogen oxides lifetime over India using SCIAMACHY observations, accepted to International Journal of Remote Sensing, 2014.
Carnevale C., G. Finzi, A. Pederzoli, E. Turrini, M. Volta, G. Guariso, R. Gianfreda, G. Maffeis, E. Pisoni, P. Thunis, L. Markl-Hummel, N. Blond, A. Clappier, V. Dujardin, C. Weber, G. Perron, Exploring trade-offs between air pollutants through an Integrated Assessment Model, accepted to Science of the Total Environment, 2014.
Mauree D., A. Clappier, N. Blond, M. Kohler, J.L. Santiago, A. Martilli, Development of a 1D-CANOPY model and test in neutral conditions, submitted to Geosci. Model Dev., 2014.
Mauree D., A. Clappier, N. Blond, M. Kohler, Development of a 1D-CANOPY model and tests in stable and unstable conditions, submitted to Geosci. Model Dev., 2014.
Mauree D., A. Clappier, N. Blond, M. Kohler, Multiscale modelling of urban meteorology: integration of a 1D-CANOPY model in the WRF model, submitted to Geosci. Model Dev., 2014.
M. Mendez, N. Blond, D. Hauglustaine, P. Blondeau, C. Schoemaecker3, P Lebegue,, Development and validation of INCA-Indoor : A new indoor air quality model, accepted to Indoor air chemistry, Actes de conference Indoor Air 2014, Hong-Kong, 2014.
2013
Beegum, N., K.K. Moorthy, N. Srivastava, N. Blond, S.K. Satheesh, S.S. Babu, Mian Chin Aerosol Black Carbon over India: Observations versus Model, accepted for publication to Journal of Geophysical Research, 2013.
Ho Q.B. , A. Clappier, N. Blond, Fast and optimized methodology to generate road traffic emission inventories and their uncertainties, Journal of CLEAN-Air, Water and Soil, doi:10.1002/clean.201300261, 2013.
Krishna Moorthy, K., S.N. Beegum, N. Srivastava, S. K. Satheesh, Mian Chin, N. Blond, S. Suresh Babu, S. Singh, Performance Evaluation of Chemistry Transport Models over India, Atmospheric Environment,71, June 2013, 210–225, 2013.
Mehi, L., M. Kohler, N. Blond, A. Clappier, Interactions entre végétation et climat urbain, chapitre dans l’ouvrage « Trames Vertes Urbains : de la recherche scientifique au projet urbain », dirigé par P. Clergeau et N. Blanc, Ed Le Moniteur, 13 pages, 155-167, 2013.
Menut L., B. Bessagnet, D. Khvorostyanov, M. Beekmann, N. Blond, A. Colette, I. Coll, G. Curci, G. Foret, A. Hodzic, S. Mailler, F. Meleux, J.-L. Monge, I. Pison, G. Siour, S. Turquety, M. Valari, R. Vautard, and M. G. Vivanco, CHIMERE 2013: a model for regional atmospheric composition modelling, Geosci. Model Dev., 6, 981-1028, doi:10.5194/gmd-6-981-2013, 2013.
Quenault B., N. Blond, S. H. Sajjad, P. Pigeon, Vulnerability and adaptation of urban areas to global changes: a systemic interdisciplinary approach to understand cities trajectories, Ecological Economics and Institutional Dynamics, Actes of the 10th International conference of the ESEE, Lille (France), 18-21 June 2013.
Quenault B., N. Blond, S. H. Sajjad, P. Pigeon, Cities Confronted with Climate Change : How to Break the Infernal Loop of their Coevolution to Avoid Future Disasters ? Actes of the First International Conference on Public Policy (ICPP) Panel “ Risks and Crisis Management: A New Cause For the Policy Makers ?”, Grenoble, 26-28 June 2013.
2011
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Wania, A., et al., Analysing the influence of different street vegetation on
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2010
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Ho, Q., B., A. Clappier, and F. Golay, 2010: Air pollution forecast for Ho Chi Minh City, Vietnam in 2015 and 2020, Air Qual .Atmos. Health, DOI: 010.1007/s11869-010-0087-2.
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Rasheed, A., D. Robinson, A. Clappier, C. Narayanan, and D. Lakehal, 2010: Representing complex urban geometries in mesoscale modeling, Int. J. Climatol., DOI: 10.1002/joc.2240.
Sajjad, S.H. , N. Blond, A. Clappier, Asif Raza, Safdar Ali Shirazi, Khadija Shakrullah, The preliminary study of urbanization, fossil fuels consumptions and CO2 emission in Karachi. African Journal of Biotechnology Vol. 9(13), 1941-1948, 2010.
Salamanca, F., A. Krpo , A. Martilli and A. Clappier, 2010: A new building energy model coupled with an urban canopy parameterization for urban climate simulations-part I. formulation, verification, and sensitivity analysis of the model, Theor. Appl. Climatol., 99, 331-344.
2009
Belalcazar, Luis; Ho, Minh-Dung; Fuhrer, Oliver; Zarate, Erika; Clappier, Alain, 2009. Estimation of road traffic emission factors from a long term tracer study. Atmospheric Environment, Vol. 43, 5830-5837
2008
Baklanov, A., P. G. Mestayer, A. Clappier, S. Zilitinkevich, S. Joffre, A. Mahura and N. W. Nielsen, 2008: Towards improving the simulation of meteorological fields in urban areas through updated/advanced surface fluxes description, Atmos. Chem. Phys., 8, 523-543.
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Koen De Ridder a, Filip Lefebre a, tefan Adriaensen a, Ute Arnold b, Wolfgang Beckroege b, Christine Bronner c, Ole Damsgaard d, Ivo Dostal e, Jiri Dufek e, Jacky Hirsch c, Luc IntPanis a, Zdenek Kotek e, Thierry Ramadier c, Annette Thierry d, Stijn Vermoote a, Annett Wania c, Christiane Weber, 2008, Simulating the impact of urban sprawl on air quality and population exposure in the German Ruhr area. Part I: Reproducing the base state, Atmospheric Environment 42 (2008) 7059–7069, doi:10.1016/j.atmosenv.2008.06.045.
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Waldvogel Carole, Glatron Sandrine (2008) - L'information sur la qualité de l’air à Strasbourg au regard des représentations de ses habitants. In : Hamman Philippe (Dir.), Penser le développement durable urbain : regards croisés, L’Harmattan, collection « Logiques sociales », pp. 219-241. ISBN 978-2-296-06361-7.
2007
Blond N., Boersma K.F., Eskes H.J., Van Der A R.J, Van Roozendael M., De Smedt I., Bergametti G., Vautard R. 2007 Intercomparison of SCIAMACHY nitrogen dioxide observations, in situ measurements and air quality modeling results over Western Europe, J. Geophys. Res., vol. 112, D10311, doi:10.1029/2006JD007277.
Tuia, D., R. Zah, M. Osses de Ecker, M. Osses, E. Zarate and A. Clappier, 2007: Evaluation of a simplified top-down model for the spatial assessment of traffic emissions in mid-sized cities: the case of Gran Concepcion, Chile, Atmos. Environ.. , 41, 3658-3671.
Weber C., Wania A., 2007, Qualité de vie : la végétation, un élément d’aménagement raisonné, in Information géographique et dynamiques urbaines. Dirigé par Marius Thériault et François Des Rosiers IGAT. Hermès. Vol. 2 pp 153-172.
Zarate, E., L. C. Belalcazar, A. Clappier, V. Manzi and H. van den Bergh, 2007: Air quality modelling over Bogota city: combined techniques to estimate and evaluate emission inventories, Atmos. Environ., 41, 6302-6318.
