Modélisation de la dispersion atmosphérique

La modélisation de la dispersion atmosphérique est un moyen de produire une simulation de la dispersion de panaches de pollution dans un contexte et une temporalité donnée.

Sur un même site, un polluant émis sous un plafond d'inversion atmosphérique peut avoir un comportement très différent de celui qui est émis plus en hauteur. Il peut être piégé dans les basses-couches et parfois même circuler dans un sens inverse à celui du vent dominant ou du vent qui prévaut dans la couche atmosphérique plus élevée

Eemple de modèle de scenarii de dispersion d'aérosols ou odeurs

Modèle gaussien simplifié

Modèle gaussien simplifié

L'étude fine des turbulence et du comportement de polluants dans celles-ci est l'une des composantes de l'amélioration des modèles

Les modèles cherchent à prendre en compte les conséquences directes et indirectes, dans l'espace et dans le temps des rejets accidentels de matières dangereuses ou toxiques, en évaluant par exemple les risques d'incendies, de déversements ou d'explosions impliquant des matières dangereuses, comme les intoxications dues aux produits chimiques ou les problèmes liés aux radionucléides.

Par conséquent la modélisation de la dispersion atmosphérique dépasse le cadre de la simple prévision météorologique.

Principes

Le principe de base est que, théoriquement, la dispersion atmosphérique des polluants est un phénomène qui peut être modélisé et simulé, sur la base de la théorie de la mécanique des fluides.

Quand l'environnement est plus complexe, de par la géomorphologie (montagnes, vallées, trait de côte découpé, estuaires^[1], canyons), les couleurs (dominantes ou des couleurs localement très claires ou très foncées, qui jouent un rôle en termes d'albédo), les construction (architectonique urbaine, de zone d'activité, etc.), la flore (forêts, prairies ou labours, avant ou après la moisson, etc. qui modifient la rugosité du paysage) ou en cas de conditions météorologiques complexes (inversion atmosphérique, brume, turbulences..) ou quand le polluant est mal connu, la modélisation devient plus difficile, mais les techniques modernes, issues des modèles existants, une fois mises en œuvre, peuvent permettre de prévoir de plus en plus fiablement la manière dont vont se disperser les polluants dans l'atmosphère, c'est-à-dire à estimer ou à prédire la direction des vents et la concentration de polluants atmosphériques ou de toxines provenant des sources polluantes.

Usage

La Modélisation de la dispersion atmosphérique est notamment utilisée par des architectes ou urbanistes soucieux de mieux prévenir l'accumulation de polluants, de limiter les effets de bulles de chaleur urbaine, ou "effet canyon^[2]" liés à la morphologies de rues et bâtiments, ou d'éviter d'exposer de futurs logements à un risque de panache de pollution en cas d'accident. Elle est aussi utilisée par les spécialistes du risque sanitaire ou de l'épidémiologie lié à la pollution de l'air, ou encore par les sécurités civiles dans le cadre de la gestion de crise de pollutions atmosphériques (ou de la préparation à une éventuelle crise).

Ces modélisations sont utilisées lors d'incident dans des installations industrielles comme des rejets accidentels de produits chimiques ou de nucléides, pour limiter la circulation automobile en surveillant les gaz d'échappement ou dans le cadre de prévention des phénomènes naturels comme celui dû à l'éruption volcanique. Ces simulations peuvent fournir par exemple une estimation de l'emplacement des zones les plus touchées, les concentrations de pollution auxquelles les secours auront à faire face. Ce faisant, les organismes de secours peuvent adapter au mieux leurs moyens en fonction de la situation actuelle et future et de procéder aux mesures de protections appropriées. En effet, l'évacuation d'une zone qui où les vents pourraient de nouveau apporter la pollution pourrait s'avérer un bien mauvais choix.

Les organismes spécialisés chargés de la protection de l'air comme la National Ambient Air Quality Standards aux États-Unis ou l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail peuvent également utiliser ces outils de manière préventive, pour autoriser ou non l'implantation de site industriel. Ils permettent également de déterminer à l'avance des plans de sécurité efficace en optimisant la gestion des personnels d'urgence dans l'hypothèse où un accident industriel surviendrait ou pour trouver des moyens efficaces de lutter contre les polluants atmosphériques nocifs.

Quelques modèles existant

• ADMS 3
• AERMOD
• ATSTEP
• CALPUFF
• DISPERSION21
• ISC3
• NAME
• MERCURE
• RIMPUFF
• SIRANE
• SAFE AIR
• PUFF-PLUME

Voir aussi

Articles connexes

• Pollution de l'air
• Gestion de crise
• Cyndinique
• Mécanique des fluides
• Modélisation

Liens externes

• (fr)
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Bibliographie

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Références

1. ↑ exposé du Pr P. BURT (Greenwich University) lors d'une journée sur les aérosols, sur comment les estuaires produisent des circulations d’air local - Comment ces vents locaux et les turbulences induites par la topographie peuvent significativement influencer la dispersion des aérosols de taille comprise entre 2,5 et 10 μm
2. ↑ Sotiris Vardoulakis, Bernard E.A. Fisher, Koulis Pericleous, Norbert Gonzalez-Flescac ; Modelling air qualityin street canyons: a review Atmospheric Environment ; Atmospheric Environment 37 (2003) 155–182 37 (2003) 155–182 (résumé et article complet)