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Dans ce rapport nous évaluons les performances des modèles mis en oeuvre dans la plateforme de prévision et de cartographie de la qualité de l’air, PREV’AIR. Cette estimation du comportement des outils est réalisée par des indicateurs statistiques classiques et les observations obtenues en temps quasi réel de la base de données alimentée par les AASQA (associations de surveillance de la qualité de l’air). En 2012, les performances affichées par les modèles sont assez stables par rapports aux années antérieures pour ce qui concerne CHIMERE, la version n’ayant pas évolué. Le modèle a fait preuve d’une aptitude excellente à détecter les quelques épisodes d’ozone et s’est comporté plutôt bien sur les épisodes de particules de l’année 2012 notamment grâce à sa version corrigée par adaptation statistique. Enfin, suite à la migration de la plateforme PREV’AIR sur une nouvelle machine de calcul dotée de 256 processeurs en 2011, de nouvelles prévisions haute résolution ont été mises en place et ont fonctionné en mode quasi opérationnel en 2012 pour fournir des séries de données dont les résultats ont été exploités et évalués dans ce rapport. L’accroissement de résolution donne des résultats très prometteurs en zone urbaine. PREV’AIR a encore été très sollicité en 2012 notamment pour la fourniture de données analysées sur des années passées. Ces actions spécifiques s’ajoutent aux données quotidiennement fournis aux 70 utilisateurs.Des premières demandes ont été formulées par les utilisateurs sur leurs besoins en nouveaux produits pour le rapportage européen.  Ceci a nécessité le déploiement de nouveaux traitements pour le calcul de plusieurs indicateurs de la qualité de l’air dans PREV’AIR.

Le présent rapport recense les principaux résultats obtenus en 2013 dans le cadre du programme CARA du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air.   Après une description du contexte de ce programme, les différentes actions du Programme 2013 sont reprises une à une. Ce bilan accompagne différents rapports et notes disponibles sur le site web du LCSQA (www.lcsqa.org/rapports).   Trois principaux épisodes de pollution particulaire ont pu être étudiés en 2013. Les deux premiers ont eu lieu au cours du mois de mars. Ils sont à relier majoritairement à une forte augmentation des espèces inorganiques secondaires (nitrate d’ammonium mais aussi sulfate d’ammonium). Le troisième a été observé entre le 8 et le 15 décembre 2013, et était fortement impacté par la présence de matière organique Ces résultats confirment le rôle majeur joué par l’accumulation des émissions anthropiques (en particulier la combustion de biomasse) lors de phénomènes d’inversion thermique prononcée en début et milieu d’hiver, ainsi que la formation d’aérosols secondaires (en particulier de nitrate d’ammonium) lors d’épisodes photochimiques de large échelle en fin d’hiver et début de printemps.   La comparaison des sorties de modèle (CHIMERE dans le cadre de Prev’Air) aux mesures chimiques sur filtres et en temps réel (MARGA) lors de l’épisode de fin mars 2013 indiquent une assez bonne modélisation des espèces inorganiques secondaires en moyenne journalières mais des cycles journaliers parfois mal reproduits. La prévision des concentrations de matière organique semble demeurer le principal point d’amélioration des travaux de modélisation, avec des simulations moyennes de 2 à 10 fois inférieures aux observations, en raison de la difficulté de paramétrisation des phénomènes de formation des aérosols organiques secondaires ainsi qu’à la nécessité d’une meilleure prise en compte des sources riches en composés organiques semi-volatiles (typiquement, chauffage au bois).   Les études de sources ayant pu être réalisées en 2013, notamment par application de la Positive Matrix Factorization aux mesures sur filtres, confirment les points suivant : - parmi les sources locales, la combustion de biomasse est celle qui influence le plus les niveaux de PM10 ; - la contribution directe des émissions primaires du transport routier (échappement, pneus, freins) est relativement stable (de l’ordre de 10-15%) au cours de l’année ; - les aérosols secondaires peuvent représenter jusqu’à 70% des PM10 lors des épisodes printaniers ; - en aucun cas, les aérosols naturels ainsi que le salage des routes ne peuvent être considérés comme responsables des dépassements du seuil journalier de 50μg/m3 sur les sites étudiés.   Enfin, les résultats (satisfaisants) obtenus lors de l’exploitation d’une comparaison inter-laboratoire européenne pour la mesure de traceurs organiques de combustion de biomasse ainsi que les activités de support aux AASQA et d’animation d’un nouveau groupe de travail sont également présentées ici.

D’importants épisodes de pollution particulaire ont impacté la métropole (en particulier le grand quart Nord-Est de la France et le bassin Rhône-Alpin) au cours du mois de mars 2015.   La présente note synthétise les résultats de caractérisation physico-chimique obtenus en temps quasi-réel au cours de cette période, notamment à l’aide des instruments de type AE33 et ACSM récemment implantés sur quelques sites du dispositif national de surveillance.   La pollution particulaire de la période étudiée ici (du 5 au 24 mars 2013) était surtout constituée des particules fines (prédominance des PM2.5 au sein des PM10). La deuxième semaine du mois de mars était caractérisée par des concentrations relativement élevées à très élevées (> 80 μg/m3, en particulier en Lorraine) et par la prédominance des aérosols carbonés (carbone suie et matière organique) principalement issus des émissions locales de sources de combustion (dont chauffage au bois et transport routier).   Ces émissions locales sont restées importantes au cours de la troisième semaine de mars, période correspondant à la survenue d’épisodes de pollution très importants (en particulier entre le 18 et le 21 mars). A ces émissions s’est rajouté le nitrate d’ammonium (composé secondaire formé à partir du NH3 agricole et des NOx du transport routier) devenant majoritaire.   Les éléments disponibles ici ne permettent pas de conclure de manière quantitative sur la contribution des phénomènes d’import et de « production locale ».   Si des phénomènes d’advection ont pu être mis en évidence entre l’amont et l’aval de l’agglomération parisienne et à plus large échelle spatiale, il semble nécessaire de pouvoir réaliser une meilleure estimation des mécanismes de formation locale de nitrate d’ammonium à l’aide de modèles de chimie-transport ainsi que grâce à l’implantation d’instruments de mesure sur quelques sites stratégiques supplémentaires.

  Attention : Ce guide 2015 est obsolète ; il a fait l'objet d'une révision en 2016 applicable au 22 avril 2017. Accès au guide révisé "conception, implantation et suivi des stations françaises de surveillance de la qualité de l'air" (2016)   Le LCSQA a reçu pour mission d’assurer la coordination technique du dispositif de surveillance de la qualité de l'air à l’échelle nationale. A ce titre, il doit veiller à ce que l’information délivrée par l’ensemble des moyens de surveillance réponde, avec un degré de fiabilité suffisant, aux besoins des pouvoirs publics, et permette à ceux ‐ci de remplir leurs devoirs d’information objective de la population et de réduction des risques pour l’homme et pour l’environnement. Le développement d’un dispositif propre à offrir une telle garantie suppose l’élaboration de prescriptions méthodologiques communément acceptées et appliquées. La rédaction du présent guide s’inscrit dans ce travail méthodologique. Consacré exclusivement aux stations de mesure, ce document met à jour et remplace le guide national Classification et critères d’implantation des stations de surveillance de la qualité de l’air publié par l’ADEME en 2002. Celui ‐ci a été révisé en tenant compte de l’évolution du contexte législatif et normatif, afin de disposer d’un référentiel national sur la macro et lamicro‐implantation des points de mesure qui soit conforme aux exigences et aux recommandations des textes européens en vigueur ainsi qu’aux contraintes techniques issues des normes émises par le Comité Européen de Normalisation (CEN). Le référentiel ainsi établi est détaillé dans les chapitres suivants. Après une série de définitions nécessaires à la bonne compréhension du guide, celui‐ci présente : les éléments descriptifs d’une station de mesure ; la classification et la représentativité des stations, caractéristiques essentielles pour l’interprétation et la comparaison des mesures ; des recommandations pratiques sur la conception des stations et l’implantation des points de prélèvement.

Le LCSQA assure chaque année une assistance technique et méthodologique relative au traitement statistique et géostatistique des données et à l’élaboration de cartographies. Afin de mieux répondre aux besoins des AASQA concernant la cartographie de la pollution en milieu urbain, et en complément des travaux méthodologiques conduits sur ce sujet, cette assistance s’est étendue à l’utilisation des modèles de dispersion.   La présente note synthétise les actions réalisées en 2014 dans ces différents domaines pour le compte des AASQA. Ces actions ont pris différentes formes : échanges téléphoniques, déplacement sur site, sessions de formation. Parmi les tâches effectuées en 2014, on relèvera plus particulièrement la mise au point d’une nouvelle formation sur l’application de la géostatistique et la production de cartographies avec le logiciel R et un appui technique en modélisation auprès de Qualitair Corse.

D’importants épisodes de pollution particulaire ont impacté la métropole (en particulier la façade ouest, le bassin parisien, l’Alsace et Rhône-Alpes) en fin d’année 2014 - début d’année 2015. Cette note synthétise les résultats obtenus pour ces épisodes dans le cadre du programme CARA, notamment par analyses chimiques de filtres prélevés par les AASQA sur 13 sites du dispositif national au cours de ces épisodes. Les interprétations scientifiques proposées dans cette note pourront être consolidées en cours d’année 2015, notamment à l’aide d’une analyse plus approfondie des mesures réalisées par aethalomètres multi-longueurs d’onde. La variabilité spatiale et temporelle des niveaux de PM10 observée autour du 1er janvier 2015 est principalement liée aux fluctuations des concentrations de matière organique. Cette dernière fraction constitue près des ⅔ de l’ensemble des PM10 pour les sites de fond urbain ayant pu être étudiés et présentant un dépassement du seuil journalier de 50μg/m3. L’analyse du contenu en lévoglucosan sur l’ensemble des filtres disponibles permet de conclure à la forte influence de la source « combustion de biomasse » sur ces niveaux de matière organique. Ces résultats sont à relier en premier lieu à l’utilisation accrue du chauffage au bois au cours des vacances et jours fériés, couplée à des conditions météorologiques défavorables à la dispersion des polluants autour du 1er janvier 2015, en particulier sur la partie ouest de la France. Sur l’ensemble des sites étudiés ici, seul celui de proximité automobile de Strasbourg Clémenceau présente des dépassements du seuil journalier de 50μg/m3 ne pouvant être directement expliqués par la combustion de biomasse.

Le cadre régalien et normatif de la surveillance de la qualité de l’air en France est en cours d’évolution, notamment en raison du processus de révision des deux Directives européennes en vigueur  (prévu à partir de 2015) et de la mise en œuvre (suite à leur révision en 2013) de plusieurs  méthodes de référence normalisées (ex : SO2, NO/NOx, CO, O3, PM10 & PM2.5...). De même, des  décisions prises par la Commission Européenne concernant le processus de rapportage ou le  traitement des contentieux (en cours pour les PM10 et pour le NO2) vont impacter le travail  quotidien des AASQA. Cette évolution va influencer la stratégie nationale de surveillance de la  qualité de l’air, dont un cadrage général va être établi avec le 1er Plan National de la Surveillance de la Qualité de l’Air (PNSQA) et sa déclinaison au plan régional via les PRSQA des AASQA dont la 3ème version est prévue à partir de 2016. En tant que Laboratoire de Référence dans le domaine de la Qualité de l’Air notifié par le Ministère en charge de l’environnement, le LCSQA a pour missions l’aide à l’application correcte des textes de référence ainsi que l’assurance de la qualité des mesures dans le respect des exigences des Directives. Pour cela, il participe aux travaux de normalisation nationale (AFNOR – Association Française de NORmalisation) et européenne (CEN – Comité Européen de Normalisation) et assure la transmission de l’information auprès des acteurs du Dispositif National de Surveillance, notamment au travers des Groupes de Travail et des Commissions de Suivi. Il contrôle la correcte application des exigences techniques et législatives lors des audits de vérification technique.   Les travaux décrits dans le présent rapport permettent au LCSQA d’apporter au Dispositif National de   Surveillance   les   éléments   d'une   vision   d'ensemble  des   activités   de surveillance  de la qualité de l'air sur tout le territoire, et d’assurer leur cohérence avec les contraintes régaliennes, techniques en tenant compte de la réalité du terrain. Dans la continuité des années précédentes, les travaux du LCSQA en 2014 ont permis :   d’assurer une application homogène des textes de référence sur le territoire national en vue de leur respect, de contribuer aux choix stratégiques & économiques du Dispositif National, de valoriser la position française au niveau européen.   Ainsi, en 2014, les travaux du LCSQA en matière de normalisation & réglementation ont été les suivants :   participation aux travaux de normalisation européenne, nationale et internationale : normalisation européenne (8 GT du CEN TC 264 sur l’air ambiant extérieur et intérieur impliquant 9 experts du LCSQA), normalisation nationale (3 Commissions de l’AFNOR impliquant tous les experts du LCSQA). Il est à noter que l’année 2014 a vu la réactivation de 2 GT Ad Hoc dans le cadre de la révision de normes AFNOR (Normes sur les pesticides et sur l’étalonnage, impliquant 4 experts du LCSQA), normalisation internationale (3 GT de l’ISO TC 158 sur l’analyse des gaz, en lien avec la Commission AFNOR E29EG « Préparation et utilisation de mélanges de gaz en analyse » impliquant 2 experts du LCSQA) participation aux groupes d’expertise européens (AQUILA sur le plan technique et FAIRMODE sur le plan de la modélisation) mandatés par la Commission Européenne, impliquant 5  experts du LCSQA. Ces travaux vont dans la logique de convergence des approches  métrologiques  et  par  modélisation  souhaitée  par  la  Commission Européenne pour la surveillance de la qualité de l’air et dans le cadre du processus de révision des 2 Directives « qualité de l’air » qui devrait être lancé en 2014, participation aux échanges avec la Commission Européenne (ex : Contentieux en cours sur les PM10 et probable pour le NO2, suivi de l’IEM…), mise en application effective (ou par anticipation) des exigences ou recommandations découlant des points précédents, associées à l’arrêté du 21/10/11 et à la lettre annuelle de cadrage du MEDDE, etc …), se traduisant par : l’apport d’un appui technique pour l’élaboration des recommandations nationales  pour  le  dispositif  national  (note  de  cadrage, guide méthodologique…) et des propositions de résolutions faites dans le cadre des Commissions de Suivi, la vérification de leur application effective, au travers des actions de contrôle sur le terrain que les experts des équipes du LCSQA effectuent en audit chez les AASQA (5 audits en 2014), Tous ces travaux s’effectuent en collaboration avec les acteurs du Dispositif national de surveillance (MEDDE, LCSQA, AASQA), notamment dans le cadre des études menées par le LCSQA et de ses missions de coordination. L’ensemble des actions d’appui à la surveillance, à la planification et aux politiques territoriales est décrit sur le site du LCSQA (http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/).

L’interprétation des données produites par des méthodes de « source apportionment » doit être réalisée avec prudence. Si le message sur les particules primaires est exploitable et communicable très directement, dès qu’une source d’émission produit des espèces secondaires, aucune méthode actuellement basée sur la modélisation ou l’observation ne peut donner quantitativement la composition des particules par secteur d’activité. A ce titre, les modèles CAMx, CMAQ et LOTOS-EUROS survendent les capacités de leur module de «source apportionment» à donner cette information. La seule méthode valable par modélisation pour déterminer l’efficacité d’une mesure de réduction d’émission ne peut être qu’une simulation de celle-ci avec un modèle de qualité de l’air (comme CHIMERE, CAMx, CMAQ et LOTOS-EUROS). En fait, ces modèles ou ce qui peut-être réalisé avec CHIMERE pour le traçage des primaires donnent une information qualitative sur le poids des secteurs pour les espèces primaires uniquement, l’information sur la partie inorganique secondaire est difficilement exploitable. Un guide est proposé dans cette note pour modifier le modèle CHIMERE afin de tracer des sources de particules primaires.