https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1400 Numéros fr mar., 14 mai 2013 11:14:17 +0200 ven., 28 juin 2024 17:03:13 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1400 0 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1402 mar., 14 mai 2013 11:22:28 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1402 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1404 Cet article s'insère dans un document à trois volets ayant pour buts (i) d'introduire les principaux déterminants chimiques associés au bilan de l'ozone, (ii) de rappeler l'état de l'art et les problèmes associés à la modélisation d'un tel système et (iii) de présenter les atouts et les limitations des approches utilisées pour la validation des schémas chimiques. Ce premier article précise les principaux mécanismes chimiques impliqués dans la formation de l'ozone et les « ressorts » majeurs gouvernant sa production. La production d'ozone est étroitement liée aux processus d'oxydation des composés organiques volatils (COV) et des oxydes d'azote (NOx). Parmi l'ensemble des facteurs conditionnant cette production, la charge en NOx du milieu considéré est particulièrement déterminante. Elle définit la sensibilité de l'ozone aux conditions environnementales. Cette sensibilité est discutée en terme de régimes chimiques. L'analyse de ces régimes chimiques est indispensable pour la mise en place de stratégies visant à réduire les niveaux d'ozone par réduction des émissions de précurseurs. This article is the first of a three-part document having for objective (i) to introduce the main chemical parameters involved in ozone budget, (ii) to provide the state of the art and the problems encountered in the chemical modelling of such a system and (iii) to expose advantages and limitations of the methods used to validate chemical schemes. This first article presents the chemical mechanisms involved in ozone formation and the main processes controlling its production. Ozone production is directly linked to the oxidation of volatile organic compounds (VOC) and the presence of nitrogen oxides (NOx). NOx level is one of the main factors controlling ozone production. It defines ozone sensitivity to environmental chemical and physical parameters. This sensitivity is discussed in terms of chemical regimes. A transition zone around a few ppb of NOx delimits (i) a first regime where ozone production is strongly sensitive to VOC/NOx concentration ratio, VOC speciation and photolysis rates and (ii) a second regime where ozone production depends predominantly on NOx concentration and organic nitrate budget. The interpretation of those chemical regimes is essential for the development of environmental strategies aiming to decrease ozone levels with a reduction of precursor emissions. Those strategies are discussed on the basis of isopleth diagrams. mar., 14 mai 2013 11:41:06 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1404 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1407 Cet article s'insère dans un document à trois volets ayant pour but de décrire l'état de l'art sur la modélisation chimique de l'ozone et des oxydants gazeux. Ce deuxième article porte sur les difficultés associées au développement de schémas chimiques opérationnels à destination des modèles de chimie/transport et présente les différentes approches proposées dans la littérature pour pallier ces difficultés. L'une des étapes clés de la formulation de schémas chimiques est la représentation de la chimie organique. Une description explicite de l'oxydation des composés organiques conduit à des mécanismes de grande dimension. Le développement de schémas chimiques se heurte (i) à un problème de documentation des données cinétiques et mécanistiques et (ii) à une intégration inenvisageable des schémas explicites dans les modèles 3D. Le manque de données concernant l'oxydation des composés organiques est généralement pallié par l'utilisation de relations de structure/réactivité ou par le développement de schémas paramétrés. Afin de donner au schéma chimique une taille raisonnable, des réductions sont systématiquement mises en place sur la base de simplifications chimiques et de regroupements intenses. This article is the second of a three-part document having for objective to describe the state of the art of chemical modelling of ozone and gaseous oxidants. This second article presents (i) the difficulties encountered during the development of operational chemical schemes for 3D chemistry/transport models and (ii) the various approaches used in the literature to overcome these difficulties. One of the key steps to develop chemical schemes is the representation of organic chemistry. An explicit description of organic compounds oxidation faces two limitations: (i) the number of species and reactions involved exceeds largely that for which the number of experimental kinetic and mechanistic data is available and (ii) an explicit description is too heavy to be efficiently treated in 3D models by current computational tools. Structure/reactivity relationships and parameterized chemical schemes are used to make up for the lack of data. Systematic reductions are developed to reduce chemical schemes from a few millions of species to a few hundreds on the basis of (i) chemical simplifications, usually representative of specific environmental situations and (ii) intense lumpings, with the use of surrogate species and chemical operators. mar., 14 mai 2013 14:12:23 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1407 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1408 Cet article s'insère dans un document à trois volets ayant pour but de décrire l'état de l'art sur la modélisation chimique de l'ozone et des oxydants gazeux. Ce dernier article présente les diverses approches mises en œuvre pour valider les schémas chimiques. La fiabilité des schémas réduits est discutée par confrontation du modèle aux mesures, mesures effectuées au cours d'expériences en chambres de simulation atmosphérique ou dans le cadre d'observations in situ. Les intercomparaisons des schémas chimiques permettent (i) d'apprécier leur crédibilité relative en vue d'applications en les confrontant les uns aux autres et (ii) d'évaluer de manière systématique les erreurs engendrées par les procédures de simplification en comparant les schémas réduits au schéma explicite. La répercussion des incertitudes expérimentales sur la fiabilité des concentrations simulées est évaluée à la suite de tests de sensibilité. Cet article expose les atouts et les limitations associés à ces diverses approches. This article is the last one of a three-part document having for objective to describe the state of the art of chemical modelling of ozone and gaseous oxidants. This third article presents the diverse approaches used to validate chemical schemes and exposes their advantages and limitations. Divergences between modelling and in situ observations necessarily highlight a deficiency of the model. However simulated concentrations are the result of a simultaneous integration of dynamical, physical and chemical processes. The responsibility of each module in differences with experimental measurements can not be quantified without difficulties. The development of laboratory instrumentation for validation has been essential. Atmospheric simulation chambers are the most adapted tools to test the validity of chemical schemes: the system evolves under chemical transformations only and experimental conditions are reproductible and controlled. However difficulties encountered to parameterize heterogeneous reactions on chamber walls and the use of concentrations levels largely higher than in the real atmosphere lead to methodological problems. In addition, sensitivity tests are performed to give an estimation of the repercussion of experimental uncertainties on simulated concentrations. In a parallel way, intercomparisons between chemical schemes provide (i) an evaluation of their relative credibility and (ii) a systematic estimation of errors generated by chemical simplifications comparing reduced with explicit schemes. mar., 14 mai 2013 14:14:34 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1408 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/6868 lun., 19 févr. 2024 16:03:14 +0100 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/6868