Amélioration des prévisions de la qualité de l`air au niveau régional

Amélioration des prévisions
de la qualité de l’air au
niveau régional
Février 2015
Lig’Air – Association Agrée de la Surveillance de la Qualité de l’Air en Région Centre
260 Avenue de la Pomme de Pin – 45590 SAINT-CYR-EN-VAL
Tel : 02.38.78.09.49 – Fax : 02.38.78.09.45 – Courriel : [email protected] – Site Internet : www.ligair.fr
1) CONTEXTE
Lig’Air est l’Association Agrée de la Surveillance de la Qualité de l’Air en région Centre. Les principales
missions sont : la surveillance de la qualité de l’air et l’information au public (http://www.ligair.fr/ligair/les-missions).
L’association a pour rôles la surveillance de la qualité de l’air sur les 6 départements de la région
Centre (Cher, Eure-et-Loir, Indre, Indre-et-Loire, Loir-et-Cher et Loiret), l’information et la diffusion
de ses résultats.
Elle siège au 260 avenue de la Pomme de Pin - 45 590 SAINT-CYR-EN-VAL au sud d'Orléans, France.
2) OBJECTIF
L’objectif concerne l’amélioration de la prévision de la qualité de l’air à l’échelle régionale.
Lig’Air utilise deux modèles :
- Le modèle ESMERALDA : La plate-forme inter-régionale ESMERALDA regroupant 10 régions : HauteNormandie, Basse-Normandie, Bretagne, Ile-de-France, Centre, Champagne-Ardenne, Picardie, NordPas-de-Calais, Pays-de-la-Loire et Bourgogne (http://www.esmeralda-web.fr/).
- Le modèle PREVAIR : PREV’AIR est la plate-forme nationale de prévision de la qualité de l’air. Elle
est l’une des composantes du dispositif français de surveillance et de gestion de la qualité de l’air, en
complément des informations fournies par les réseaux de mesure et d’observation « physiques »
gérés par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA)
(http://www2.prevair.org/).
Au niveau régional, le déclenchement des épisodes de pollution auprès des préfectures est à la
charge de Lig’Air qui s’appuie sur les prévisions issues d’ESMERALDA et de PREVAIR. Compte tenu de
la mise en place du nouvel arrêté préfectoral1, le déclenchement des procédures se fait par prévision.
Ainsi, afin de mener au mieux cette mission, Lig’Air doit améliorer ses prévisions. Ces dernières se
font sur les échéances J0 (aujourd’hui), J+1 (demain) et J+2 (surlendemain) et concernent les
particules en suspension PM10 et l’ozone O3.
Le principe de fonctionnement actuel est décrit ci-dessous (Figure 1) :
Quotidiennement, les fichiers issus des modèles PREVAIR et ESMERALDA sont lus, analysés et traités
séparément pour calculer les valeurs réglementaires (en PM10 et en O3). En fonction des valeurs
obtenues, un mail est automatiquement envoyé (si un risque de dépassement est prévu), et les
1
Arrêté du 26 mars 2014 relatif au déclenchement des procédures préfectorales en cas d’épisodes de pollution
de l’air ambiant
2
cartographies sur le site internet sont mises à jour. Des fichiers statistiques sont ainsi créés,
sauvegardés et archivés. Enfin des cartographies sont produites. L’ensemble de ces étapes sont
effectués en programmation R et sont automatisés dans un ordre bien défini. Une validation
quotidienne est effectuée par le service étude de Lig’Air.
Figure 1: Principe de fonctionnement
Récapitulatif :
Le cahier des charges concerne l’amélioration de la prévision de la qualité de l’air en région Centre
à partir des données fournies par ESMERALDA et PREVAIR sur les échéances J0, J+1 et J+2
concernant les particules en suspension PM10 (valeurs journalières 24 heures fixes) et l’ozone O3
(valeurs horaires, max horaire journalière,…) (Annexe 1).
3
• Les données de concentrations prévues disponibles sont :
PREVAIR
Domaine
Echéances
Polluants concernés
Type de projection
Format des fichiers
réceptionnés
Discrétisation
temporelle
Nombre de points
Historique
ESMERALDA
National
Interrégionale
J-1, J0, J+1 et J+2
PM10 et O3
WGS84
.zip
(avec des noms de fichiers différents en fonction des années)
Horaire
928
(uniquement sur la région
Centre)
2007-2008-2009-2010=>7663
2011=>7663 et 27900
(changement de grille)
2012-2013-2014=>27900
Depuis novembre 2014=>51708
(ensemble du domaine
d’ESMERALDA)
Depuis 2006
(quasi-complet depuis
2008)
Depuis 2005
(quasi-complet depuis 2007)
Tableau 1 : Description des données issues des modèles PREVAIR et ESMERALDA
•Les données de concentrations observées actuellement (stations de mesures) sont disponibles :
POUR LES PM10 :
STATIONS
ANNEES
Montargis
Depuis 2007
Tours-La Bruyère
Depuis 2007
Orléans-La Source
Depuis 2007
Bourges-Leblanc
Depuis 2007
Vierzon
Depuis 2007
Chartres-Lucé
Depuis 2007
Dreux-Centre
Depuis 2007
Châteauroux Sud
Depuis 2007
Blois Nord
Depuis 2007
Pour certaines stations de mesures, des données de concentrations en PM10 peuvent être également
disponibles avant 2007. Les stations trafic ont été volontairement exclues pour ne pas biaiser les
résultats ; nous nous plaçons dans une pollution de fond régional.
4
POUR LES O3 :
STATIONS
ANNEES
Marigny-les-Usages / Montargis / Joué-les-Tours /
Tours-péri-urbaine / Bourges-Leblanc / Vierzon /
Chartres-Fulbert / Oysonville / Châteauroux Sud /
Depuis 2007
Faverolles / Blois Nord
Orléans-La Source
Depuis 2007
Verneuil
Depuis 2008
Montierchaume
Depuis Novembre 2012
Pour certaines stations de mesures, des données de concentrations en O3 peuvent être également
disponibles avant 2007.
Pour ces deux polluants, des données sont également disponibles avant 2007 obtenues sur des
stations de mesures qui sont actuellement et définitivement fermées. Selon le besoin ces données
pourront être fournies.
• Les données de météorologie prévue disponibles sont :
Depuis Juin 2008
AVORD / BLOIS / BOURGES / CHARTRES / CHATEAUDUN / CHATEAUROUX /
FERRIERE-LARCON / ORLEANS / MONTGIVRAY / REIGNAC / ROSNAY /
ROMORANTIN / SAUNAY / TOURS
Depuis Janvier 2014
AVORD / BLOIS / BOURGES / CHARTRES / CHATEAUDUN / CHATEAUROUX /
FERRIERE-LARCON / ORLEANS / MONTGIVRAY / REIGNAC / ROSNAY /
ROMORANTIN / SAUNAY / TOURS / LAONS / AMILLY
Les paramètres météorologiques fournis sont décrits en Annexe 2. Des données de modélisation
issues d’AROME (H+30) et d’ARPEGE (H+48) sont également disponibles depuis Janvier 2012. Selon le
besoin ces données pourront être fournies.
• Les données de météorologie observées disponibles sont :
Depuis 2006
BLOIS / BOURGES / CHARTRES / CHATEAUROUX / ORLEANS / TOURS /
ROMORANTIN
Depuis 2012
BLOIS / BOURGES / CHARTRES / CHATEAUROUX / ORLEANS / TOURS /
ROMORANTIN / AVORD / CHATEAUDUN / MONTGIVRAY / ROSNAY /
FERRIERE-LARCON / REIGNAC / SAUNAY / AMILLY
Les paramètres météorologiques fournis par le modèle météo MM5 sont décrits en Annexe 3.
5
Des données observées tri-horaires sont également disponibles depuis 2012 sur 12 autres points de
la région. Selon le besoin ces données pourront être fournies.
3) LIVRABLE
Lig’Air souhaite obtenir un module statistique de correction adapté aux données de modélisation
issues du modèle ESMERALDA et un module adapté aux données issues du modèle PREVAIR. Dans la
mesure du possible, ces module de correction devraient être codés en R afin d’être insérés
directement dans notre schéma de fonctionnement actuel (Figure 2). Un rapport descriptif ainsi
qu’une formation sur le module créé est souhaitée pour une prise en charge autonome au sein de
Lig’Air.
Figure 2: Principe de fonctionnement souhaité
6
ANNEXES
ANNEXE 1 : Valeurs réglementaires en PM10 et O3
Les différents seuils réglementaires des polluants considérés dans cette étude sur la qualité de l’air
imposés par les directives2 sont détaillés dans le tableau page suivante.
Objectif de qualité
Niveau à atteindre à long terme et à maintenir, sauf lorsque cela n’est pas réalisable par des mesures
proportionnées, afin d’assurer une protection efficace de la santé humaine et de l’environnement
dans son ensemble.
Valeur cible
Niveau à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné, et fixé afin d’éviter, de prévenir
ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou l’environnement dans son ensemble.
Valeur limite
Niveau à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser, et fixé sur la base des connaissances
scientifiques afin d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou sur
l’environnement dans son ensemble.
Seuil d’information et de recommandation
Niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine de
groupes particulièrement sensibles au sein de la population et qui rend nécessaires l’émission
d’informations immédiates et adéquates à destination de ces groupes et des recommandations pour
réduire certaines émissions.
Seuil d’alerte
Niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé de
l’ensemble de la population ou de dégradation de l’environnement, justifiant l’intervention de
mesures d’urgence.
Polluants
Type de norme
Type de
Valeur à ne pas dépasser
moyenne
Annuelle
Valeur limite
PM10
O3
40 µg/m
Journalière
3
3
50 µg/m avec 35 j/an de dépassement autorisé
P90,4
Objectif de qualité
Annuel
30 µg/m
3
Seuil d’information
Journalière
50 µg/m
3
Seuil d’alerte
Journalière
80 µg/m
3
Valeur cible
Sur 8 heures
120 µg/m avec 25 j/an de dépassement autorisé
Seuil d’information
Horaire
180 µg/m
3
Seuil d’alerte
Horaire
240 µg/m
3
3
Tableau 1 : Seuils réglementaires sur la qualité de l'air (polluants considérés dans ce projet)
2
Directive 2008/50/CE du parlement européen et du conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air
pur pour l’Europe
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ANNEXE 2 : Paramètres météorologiques issus des fichiers du modèle météo
MM5
#Specification du contenu des fichiers de séries temporelles :
COL1
COL2
COL3
COL4
COL5
COL6
COL7
COL8
COL9
COL10
COL11
COL12
COL13
COL14
COL15
COL16
COL17
COL18
COL19
COL20
COL21
COL22
COL23
COL24
COL25
COL26
COL27
"date(""YYYYMMDDHH"")"
temperature(2m) : °C
humidité(2m) : en décimal
vitesse du vent (10m) : m/s
direction du vent (10m) : °N
Radiation onde courte vers le sol : W/m²
Flux de chaleur sensible : W/m²
Flux de chaleur latente : W/m²
Radiation onde longue vers le sol : W/m²
Epaisseur optique basse
Epaisseur optique moyenne
Epaisseur optique haute
Colonne intégrée d'eau
Colonne intégrée neige
Colonne intégrée grésil
Colonne intégrée glace
Colonne intégrée vapeur
Précipitations totales : mm
hauteur de couche limite : m
Longueur de Monin Obukhov : m
Radiation d'onde longue sortante : W/m²
Epaisseur optique totale (méthode 1)
Epaisseur optique totale (méthode 2)
Vitesse du vent moyenne sur les 1500m
Direction du vent moyenne sur les 1500m
Humidité du sol (m³/m³)
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ANNEXE 3 : Paramètres météorologiques issus des fichiers de Météo-France
Les paramètres sont :
POSTE : Numero de la station de MeteoFrance
NOM : Nom de la ville de la station
DATE : date au format aaaammjjhh
RR1 : Precipitation en mm : Code 1 des données sur la Publithèque
T : Temperature sous abri en °C Code 19 des données sur la Publithèque
PSTAT : Pression atmosphérique en hPa à l'altitude la station (et non ramenée au niveau dela mer) :
Code 58 des données sur la Publithèque
FF : Force du vent en m/s mesurée à 10 m : Code 4 des données sur la Publithèque
DD : Direction du vent en ° mesurée à 10 m : Code 3 des données sur la Publithèque
U : Humidité relative en % : Code 46 des données sur la Publithèque
INS : Durée de l'insolation en minutes : Code 33 des données sur la Publithèque
GLO : Rayonnement Global en J/cm2 : Code 34 des données sur la Publithèque
N : Nébulosité totale en Octats : Code 61 des données sur la Publithèque
WW : Temps observé par code
VV : Visibilté en m
PMER : Pression atmosphérique ramenée au niveau de la mer en hPa (existe uniquement pour les
stations sur lesquelles on mesure la pression atmosphérique)
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