Evaluation de modèles pour la simulation de la pollution à proximité des axes routiers

La présente étude, planifiée sur trois ans (2007-2009) porte sur la modélisation de la pollution atmosphérique à proximité des axes routiers. Elle a pour objet la mise à disposition de données, d’informations techniques et de méthodologies de référence qui permettent d’apprécier la qualité des modèles disponibles et d’optimiser leur usage. Depuis 2007, un fond d’informations comprenant un recensement de campagnes de mesure réalisées en France ou à l’étranger, des informations techniques sur les modèles, des résultats de modélisation et un outil Excel de comparaison modèle-mesure a été progressivement constitué. Il est accessible sur le site du LCSQA (/fr/pollution-de-proximite).
Des jeux de données relatifs à quelques unes des campagnes référencées ont pu être récupérés sur Internet (données du programme européen TRAPOS) ou auprès des AASQA. Depuis 2008, une part importante du travail a été consacrée à l’application de modèles de proximité à certains de ces jeux, afin de s’assurer que les données et méthodologies fournies étaient cohérentes et aisément exploitables, d’offrir des résultats de comparaison entre simulations et mesures et de mieux caractériser le fonctionnement des modèles.
Des modèles d’usage courant ont été sélectionnés : ADMS-Urban, CALINE4, OSPM, SIRANE et STREET. Le modèle CALINE4, testé en 2008 sur les données TRAPOS, n’a pas été conservé pour la suite des évaluations : conçu pour simuler la dispersion autour d’axes interurbains, il s’est révélé inadapté à la modélisation en milieu construit. En 2009, trois rues de Nantes ont été étudiées : une rue canyon très encaissée (rue de Crébillon), une rue canyon classique (rue de Strasbourg) et une rue semi-ouverte (quai de la Fosse). Ces nouveaux calculs ont bénéficié de données d’entrée plus complètes (données d’émissions et de concentrations fournies par AIR Pays-de-Loire) et d’une meilleure connaissance du terrain. Les résultats obtenus, enrichis par des tests de sensibilité, confirment et précisent les remarques émises à l’issue des simulations TRAPOS (Wroblewski et al., LCSQA 2008).
Ils mettent en évidence quelques traits récurrents des modèles :

• Quel que soit le modèle, les résultats sont sensiblement meilleurs pour le NO2 que pour les NOx : le biais est plus faible et la dispersion entre modèle et mesure est moindre. La moyenne annuelle modélisée de NO2 s’écarte d’au minimum 3,7% et d’au maximum 35% de la valeur mesurée.
• La qualité des résultats (notamment la corrélation) est meilleure pour les configurations incluses rigoureusement dans le champ d’application des modèles : rues canyons classiques pour ADMS-Urban, OSPM, SIRANE et STREET, axes ouverts pour ADMS-Urban et SIRANE. Pour ce second type de rue, ADMS-Urban et SIRANE, qui recourent tous deux à une formulation gaussienne, produisent des résultats concordants.
• Quel que soit le polluant, ADMS-Urban sous-estime les concentrations, ce qui pourrait s’expliquer par une dispersion accrue liée au couplage modèle de rue-modèle gaussien.
• OSPM est étroitement lié aux données d’émissions ; cela reste vrai pour ADMS-Urban et SIRANE, mais de façon moins sensible. Pour ces deux modèles, l’influence de la météorologie et de la pollution de fond est plus grande, ce qui peut expliquer une meilleure restitution des variations horaires de concentrations et en conséquence, une corrélation modèle-mesure plus élevée.
• Les statistiques sur les périodes de campagnes ne suffisent pas à caractériser les modèles et leur capacité de suivre l’évolution temporelle des concentrations. Les séries temporelles modélisées et mesurées s’écartent parfois l’une de l’autre de façon notable. Seule une analyse approfondie en fonction de la météorologie et des concentrations de fond pourrait permettre d’évaluer le comportement des modèles sur de courts pas de temps.

En ce qui concerne les PM10, les résultats sont plus contrastés. La modélisation demeure satisfaisante pour ADMS-Urban et SIRANE, en dépit d’un biais plus élevé : l’écart entre les moyennes annuelles modélisées et mesurées est inférieur à 40% ; la corrélation, assez faible avec SIRANE pour la rue de Crébillon, est supérieure à 0,7 partout ailleurs. De façon étonnante et pour l’instant inexpliquée, la qualité des résultats d’OSPM chute sensiblement.
En 2010, cette évaluation des modèles sera complétée par l’étude de deux situations complexes (axes avec intersections, situés à Poitiers) à partir de données fournies par ATMO Poitou-Charentes.
Une note de synthèse reprenant les principaux résultats de ces travaux sera rédigée et étayée d’éléments bibliographiques.