https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1061 Publications de Auteurs Marc Bocquet fr 0 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7144 Dans cette revue, nous discutons de progrès récents dans la modélisation inverse des sources de polluants atmosphériques, en particulier d’origine accidentelle, de l’échelle régionale à l’échelle continentale. Il s’agit typiquement de caractériser et d’estimer une source de pollution émanant d’un site industriel au moyen d’un modèle numérique de chimie-transport et de mesures de concentrations de ce polluant distribuées en espace et en temps. Le formalisme mathématique permettant d’unifier ces informations est celui de l’assimilation de données, qui offre un cadre bayésien. Nous montrons comment formuler mathématiquement un tel problème, puis comment le résoudre, notamment à l’aide de techniques non-paramétriques. Parce que la chimie associée à un tel évènement physique peut être souvent considérée linéaire à court terme, des méthodes mathématiques plus avancées peuvent être mises en œuvre avec des résultats mieux contraints. Au-delà de l’estimation des sources, la caractérisation des incertitudes liées à des estimations est ensuite discutée. Des exemples récents issus de la littérature sont donnés sur les cas d’ETEX, de l’accident de Tchernobyl, et de l’incident d’Algésiras. Enfin, nous décrivons l’impact des résolutions spatiale et temporelle de l’espace des paramètres sur la reconstruction de la source. Dns le contexte de la dispersion atmosphérique, l’estimation de la source peut en dépendre significativement. This review discusses recent progress of the inverse modelling of sources of atmospheric pollution, especially from accidental origin, from regional to continental scale, Typically, it amounts to estimate and characterize a pollution source from an industrial site, with a chemistry and transport model, and with measurements of centration of this pollutant distributed in space and time. The mathematical formalism that allows to fuse these sources of information is given by the Bayesian framework of data assimilation. We show how to define mathematically such a problem, then how to solve it, in particular thanks to non-parametrical methods. Because the chemistry of species related to such a dispersion event can often be considered linear in the short term, more advanced mathematical methods can be implemented with better results. Beyond the estimation of these sources, the computation of the uncertainties attached to this estimation is discussed. Recent examples from the literature are then presented: the ETEX case, the Chernobyl case, and the Algeciras case. Lastly, we describe the impact of the spatio-temporal resolution of the parameter space on the retrieval. In the atmospheric dispersion context, the estimation of the source can depend significantly on this choice. mar., 14 mai 2024 13:25:46 +0200 mar., 14 mai 2024 13:25:54 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7144 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1530 Le mercure, le plomb et le cadmium sont actuellement un objet de préoccupations pour les instances concernées par la pollution atmosphérique. La dénomination commune de « métaux lourds » cache en fait des comportements variables de ces composés dans l'atmosphère qui influencent fortement leur transfert vers les écosystèmes. La modélisation numérique de ces comportements doit permettre de mieux comprendre leur devenir, une attention particulière devant être portée aux processus de déposition. L'utilisation pertinente d'un modèle numérique ne peut se faire sans étudier sa sensibilité aux données et paramètres qu'il utilise. Des techniques ont été développées en ce sens puis appliquées au modèle de chimie-transport Polair3D. Elles permettent par ailleurs de mener à bien un travail de modélisation inverse. Since its adoption in 1979, the Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution has addressed some of the major environmental problems of the UNECE region. In this framework the protocol on heavy metals, signed in 1998, gives first priority to lead (Pb), cadmium (Cd) and mercury (Hg). These heavy metals and their compounds are highly toxic substances, being likely to bio-accumulate in organisms. Understanding and modelling their transport and fate in the atmosphere allow to take more effective decision to reduce their impact on the ecosystems.Polair3D is a three-dimensional chemistry-transport model developed within the modelling system POLYPHEMUS at CEREA. It is designed to handle a wide range of applications from passive transport to photo-chemistry and aerosol modelling, and has been recently extended to deal with heavy metals at European scale. Removal processes have been carefully taken into account since deposition fluxes are more worrying than air concentrations.Most of the heavy metals in the atmosphere have a passive chemical behaviour but are carried by the aerosol phase. For this reason their rate of removal are linked to those of aerosol particles. Mercury differs because of its high saturated vapour pressure and mainly being found under gaseous elemental form. However it is essential to simulate mercury chemistry in gaseous and aqueous phases since oxidised mercury species represent the main part of the deposited mercury mass.Simulated air concentrations and deposition fluxes are evaluated by comparison to data of the EMEP measurement network. Sensitivity analysis has been performed using adjoint techniques. Such investigation being required to handle in a suitable way our developed model. Moreover, these techniques allow to carry out inverse modelling to improve boundary conditions which are crucial with a restricted area model. jeu., 23 mai 2013 10:20:12 +0200 mar., 27 oct. 2015 09:35:16 +0100 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1530 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1468 L'objet de cet article est de donner quelques éléments méthodologiques pour la modélisation inverse des émissions en qualité de l'air : comment caractériser des émissions sur la base de données mesurées et de sorties de modèles numériques ? Trois exemples issus de travaux récents menés au sein du CEREA, Laboratoire commun ENPC/EDF R&D, permettent d'illustrer ces thématiques : la modélisation inverse de radionucléides à petite échelle, la modélisation de précurseurs de l'ozone (NOx) à l'échelle régionale (région de Lille) et lʼidentification d'une source accidentelle à l'échelle continentale (expérience ETEX). Il ne s'agit donc pas d'une revue exhaustive sur le sujet. The objective of this article is to review some methodological aspects for inverse modelling of emissions in air quality: how to characterise emissions on the basis of observed data and model outputs? Three examples, provided by recent works carried out at CEREA, Joint Laboratory ENPC/EDF R&D, illustrate these topics, inverse modelling of radionuclides at short scales, inverse modelling of NOx emissions over Lille area in Northern France and identification of an accidental release at continental scale. mer., 15 mai 2013 16:04:53 +0200 mar., 20 oct. 2015 11:44:21 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1468 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/955 Le 11 mars 2011, le tremblement de terre du Tohoku a déclenché un tsunami qui a dévasté la côte Pacifique du Japon et engendré l’accident nucléaire de la centrale de Fukushima Daiichi. Trois des cœurs des six réacteurs ont fusionné, entraînant d’importants rejets radioactifs. Deux ans après l’accident de Fukushima, de nombreuses incertitudes demeurent et limitent encore la connaissance de l’événement. L’article présente d’abord l’approche menée dès le début de l’accident pour comprendre son déroulement. Le transport des rejets atmosphériques est simulé et les résultats sont comparés aux observations. Quatre phases principales de rejet ont été identifiées. Deux d’entre elles n’ont pas eu de conséquences importantes sur le sol japonais puisque le panache radioactif est parti vers l’océan. Une troisième phase de rejet a causé la contamination principale au nord-ouest de l’installation nucléaire. La dernière phase de rejet a contribué à la contamination des sols au sud de l’installation et, plus particulièrement, de la région de Tokyo. De nombreuses incertitudes caractérisent encore le terme source de l’accident. Une nouvelle méthode basée sur la modélisation inverse et l’utilisation des mesures de débit de dose a été développée. Les résultats très prometteurs montrent comment la démarche mise en œuvre permet d’améliorer l’estimation du terme source. L’approche développée est parfaitement adaptée à une utilisation opérationnelle et devrait contribuer à améliorer la réponse de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire en cas d’accident nucléaire. On March 11, 2011, the Tohoku earthquake generated a huge tsunami that ravaged the Pacific coast of Japan, leading to the Fukushima Daiichi nuclear power plant (NPP) accident. Three cores out of the six Fukushima Daiichi nuclear reactors melted, resulting in the release of huge amounts of radionuclides into the atmosphere. Two years after the accident, many uncertainties remain, which prevent us from reaching a full understanding of the accident. This article presents the approach carried out during the accident and afterwards, to improve our understanding of the events and environmental consequences. We trace the time evolution of the radioactivity released to the atmosphere, its subsequent dispersion simulated by models, and we compare the results to actual measurements. Four main release periods are highlighted. The first event had limited consequences to the north of the NPP along the coast; the second had no impact on Japanese territory because the plumes traveled toward the Pacific Ocean; the third was responsible for a significant and long-term impact, especially northwest of the NPP; and the last had consequences of lesser impact on the Tokyo area. The source term, i.e. the release rate of each radionuclide, is still highly uncertain. To improve it, a new method based on inverse modeling techniques and involving the use of gamma dose rate measurements has been developed. The method proved to be efficient and reliable when applied to the Fukushima accident. The inverted source term allowed identifying the main contamination events and helped to improve the model-to-data comparisons. An important outcome on this study is that the method proved to be perfectly suited to crisis management. It should contribute to improve the emergency response of the crisis center in case of a nuclear accident. mer., 10 avril 2013 08:47:17 +0200 lun., 22 mai 2017 15:13:43 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/955