Impact dela structure urbaine sur la consommation énergétique et la qualitéde l air - une approche par modélisation intégrée -

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1 Impact dela structure urbaine sur la consommation énergétique et la qualitéde l air - une approche par modélisation intégrée - Laboratoires impliqués dans le projet et contacts LISA (Isabelle Coll) CIRED (Vincent Viguié) LVMT (Nicolas Coulombel)

2 Contexte du projet Une des observations les plus directes de l'impact humain sur la composition de l'atmosphère est la pollution des centres-villes induite par l'accumulation locale des polluants gazeux et particulaires. Ces polluants sont pour une grande partie issus des processus de combustion des énergies fossiles et forment une brume de couleur brune appelée smog photochimique. Cette brume est composée d'une grande variété de gaz (oxydes d'azote NO et NO 2, dioxyde de soufre, composés organiques volatils) et de particules directement émises par les processus de combustion ou encore issues de la condensation des composés organiques photo-oxydés. En dépit des mesures prises depuis près de 40 ans, près de 90 % des Européens vivant en ville sont exposés à des concentrations de polluants (gaz et particules) qui excèdent le niveau guide de qualité de l'air de l OMS. Ce dépassement des normes a sérieusement augmenté l occurrence des maladies respiratoires et cardiovasculaires, en particulier pour les enfants en bas âge et les personnes âgées. Et les effets néfastes de la pollution sur la santé sont à lier avec des pertes économiques fortes liés aux coûts médicaux et au déficit en main d œuvre pour les employeurs. Loss of life expectancy due to PM2.5 (months) for 2005 (

3 Contexte du projet Dans la plupart des villes, les transports routiers sont clairement identifiés comme la source principale de polluants atmosphériques. Et malgré une maîtrise de plus en plus grande des rejets liés à la combustion automobile, la croissance progressive des niveaux de trafic et d'urbanisation générale en Europe n a pas permis d améliorer la situation autant qu espéré sur la dernière décennie. Du point de vue de l engorgement des zones urbaines, et de la pollution de proximité qui en découle (pollution particulaire notamment), la situation pourrait rester critique si des mesures politiques aux niveaux locaux, nationaux et européens ne sont pas mises en place. Concentrations moyennes sur la durée de la campagne de mesures, du dioxyde d azote et du benzène, le long d un axe perpendiculaire au boulevard périphérique parisien

4 Contexte du projet C est sur ce point qu intervient l aménagement urbain, élément susceptible d optimiser à la fois les déplacements motorisés et la dispersion des émissions de polluants en ville. Il est en effet désormais admis que la structure des villes peut considérablement changer la qualité de vie des citadins, par la mise en œuvre de politiques de planification et de conception urbaines adaptées, ou de logement et de transport plus durables. Malheureusement, l approche environnementale dans le développement durable de l urbanisme se limite souvent à la consommation énergétique, parce que les objectifs sont ambitieux et visent la réduction d un facteur 4 des émissions de gaz à effet de serre à l échelle de 40 ans. Et face à ces problèmes de consommation énergétique, la ville compacte basée sur le transport public efficace et la limitation des déplacements est souvent considérée comme une solution de qualité pour un développement urbain durable. Pour autant, les impacts sur la qualité de l air de ces politiques de densification urbaine sont peu abordés : la concentration des activités émettrices de polluants sur des zones d habitat dense pose pourtant clairement le problème de l exposition des habitants àune qualitéde l air dégradée. A gauche, différence d exposition entre un scénario de croissance des banlieues (A) et un scénario de densification des centres-villes (B) [D = A B], expriméen nombre de dépassement du seuil de 90 ppbv sur l été2005. Simulation faite avec CHIMERE sur la base d un scénario théorique de doublement des émissions urbaines périphériques ou internes. A droite, rapport Scénario A/Scénario B de concentration d un traceur des émissions urbaines anthropiques, en moyenne sur l été2005.

5 La question en suspens est donc de savoir quels sont les déterminants, en termes d agencementurbain, d une meilleure qualité de l air.

6 Objectifs En couplant des modèles existants et développés au LISA ou dans des laboratoires partenaires, le présent projet vise àconcevoir/produire une chaine cohérente de modélisation permettant decaractériser l impact des choix d urbanisme sur la qualitéde l airdes villes futures. Le projet propose de coupler le modèle d interaction transport/usage des sols NEDUM2D développé au CIRED au modèle physique CHIMEREutiliséau LISA. NEDUM2D est un modèle socio-économique simulant l expansion des villes, et a été calibré sur l agglomération parisienne. Il permet notamment une traduction de réflexions qualitative issues des sciences sociales et économiques en chiffres directement utilisables par des modèles physiques, dont les sorties peuvent être réciproquement interprétées du point de vue des sciences sociales. A partir d hypothèses énergétiques pour la construction des scénarios urbains et en se basant sur des scénarios d évolution technologique des véhicules développés avec le CIRED et le LVMT, le projet vise à aboutir à un diagnostic de l effet de la structure urbaine sur la qualité de l air.

7 Missions Récupérer l ensemble des informations d entrée et de sortie des différents modèles impliqués: définir une procédure de mise en relation des différents modèles (identifier les verrous techniques tels que les bases de données manquantes, la non-compatibilité structurelle de certaines données ou encore le besoin de quantification de certains paramètres nécessaires àun des modèles) Construction des bases de données d émission pour un scénario issu de NEDUM2D recalcul des émissions urbaines, sur la base des structures urbaines produites par un scénario de NEDUM2D émissions au format attendu par CHIMERE. Simulation et analyse des résultats produits par la chaîne de simulation. réaliser une simulation de la qualitéde l air future avec CHIMERE, discuter de l impact de ces scénarios sur la qualitéde l air et sur la consommation énergétique future (relation structure urbaine qualitéde l air et impact des choix d expansion sur l exposition des populations notamment). accès au calcul d exposition de la population en ville (estimation de la variabilitédes concentrations dans chaque maille urbaine de CHIMERE, et extraction des valeurs maximales).

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