Amélioration des prévisions de la qualité de l air au niveau régional Février 2015

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1 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 SAINT-CYR-EN-VAL Tel : Fax : Courriel : ligair@ligair.fr Site Internet :

2 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 ( 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 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 : Haute- Normandie, Basse-Normandie, Bretagne, Ile-de-France, Centre, Champagne-Ardenne, Picardie, Nord- Pas-de-Calais, Pays-de-la-Loire et Bourgogne ( - 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) ( 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 préfectoral 1, 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 PM 10 et l ozone O 3. 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 PM 10 et en O 3 ). 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

3 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 PM 10 (valeurs journalières 24 heures fixes) et l ozone O 3 (valeurs horaires, max horaire journalière, ) (Annexe 1). 3

4 Les données de concentrations prévues disponibles sont : PREVAIR ESMERALDA Domaine National Interrégionale Echéances J-1, J0, J+1 et J+2 Polluants concernés PM 10 et O 3 Type de projection Format des fichiers réceptionnés Discrétisation temporelle Nombre de points Historique WGS84.zip (avec des noms de fichiers différents en fonction des années) 928 (uniquement sur la région Centre) Depuis 2006 (quasi-complet depuis 2008) Horaire => =>7663 et (changement de grille) =>27900 Depuis novembre 2014=>51708 (ensemble du domaine d ESMERALDA) 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 PM 10 : 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 PM 10 peuvent être également disponibles avant Les stations trafic ont été volontairement exclues pour ne pas biaiser les résultats ; nous nous plaçons dans une pollution de fond régional. 4

5 POUR LES O 3 : STATIONS ANNEES Marigny-les-Usages / Montargis / Joué-les-Tours / Tours-péri-urbaine / Bourges-Leblanc / Vierzon / Depuis 2007 Chartres-Fulbert / Oysonville / Châteauroux Sud / 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 O 3 peuvent être également disponibles avant 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 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

6 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

7 ANNEXES ANNEXE 1 : Valeurs réglementaires en PM 10 et O 3 Les différents seuils réglementaires des polluants considérés dans cette étude sur la qualité de l air imposés par les directives 2 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 moyenne Valeur à ne pas dépasser Annuelle 40 µg/m 3 PM 10 Valeur limite Journalière P 90,4 50 µg/m 3 avec 35 j/an de dépassement autorisé 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 3 avec 25 j/an de dépassement autorisé O 3 Seuil d information Horaire 180 µg/m 3 Seuil d alerte Horaire 240 µg/m 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 7

8 ANNEXE 2 : Paramètres météorologiques issus des fichiers du modèle météo MM5 #Specification du contenu des fichiers de séries temporelles : COL1 "date(""yyyymmddhh"")" COL2 temperature(2m) : C COL3 humidité(2m) : en décimal COL4 vitesse du vent (10m) : m/s COL5 direction du vent (10m) : N COL6 Radiation onde courte vers le sol : W/m² COL7 COL8 Flux de chaleur sensible : W/m² COL9 Flux de chaleur latente : W/m² COL10 Radiation onde longue vers le sol : W/m² COL11 Epaisseur optique basse COL12 Epaisseur optique moyenne COL13 Epaisseur optique haute COL14 Colonne intégrée d'eau COL15 Colonne intégrée neige COL16 Colonne intégrée grésil COL17 Colonne intégrée glace COL18 Colonne intégrée vapeur COL19 Précipitations totales : mm COL20 hauteur de couche limite : m COL21 Longueur de Monin Obukhov : m COL22 Radiation d'onde longue sortante : W/m² COL23 Epaisseur optique totale (méthode 1) COL24 Epaisseur optique totale (méthode 2) COL25 Vitesse du vent moyenne sur les 1500m COL26 Direction du vent moyenne sur les 1500m COL27 Humidité du sol (m³/m³) 8

9 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) 9