ETUDE DES CHARGES CRITIQUES DES AXES EN SITUATION DE DEPASSEMENT REGLEMENTAIRE

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1 Protégeons ensemble l air que nous respirons ETUDE DES CHARGES CRITIQUES DES AXES EN SITUATION DE DEPASSEMENT REGLEMENTAIRE REM AIR - HORIZON 2015 Avril 2013 Référence de l'étude : étude MO-REM-12/01-EDS/JLP/FP SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L AIR EN CHAMPAGNE-ARDENNE 2 Rue Léon PATOUX REIMS CEDEX 2 Tél Fax contact@atmo-ca.asso.fr - Website :

2 - Conditions de Diffusion : * Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous: * Toute utilisation partielle ou totale de ce document devra porter la mention: "Source d'information ATMO CA- étude MO-REM- 12/01-EDS/JLP/FP". * Les données contenues dans ce document restent la propriété d'atmo Champagne-Ardenne. * ATMO Champagne-Ardenne n est en aucune façon responsable des interprétations, travaux intellectuels et publications diverses issus de ce document et pour lesquels elle n aurait pas donné d accord préalable. Personne en charge du dossier Rédaction Fabrice PINTON, Chargé d'études Modélisation Vérification Jérôme LE-PAIH, Responsable Modélisation Approbation Emmanuelle DRAB-SOMMESOUS, Directrice Rapport d'étude MO-REM-12/01-EDS/JLP/FP Etude des charges critiques des axes en situation de dépassement réglementaire - Rem'Air - Horizon 2015

3 Table des matières Introduction... 1 I. Eléments méthodologiques et outils employés... 2 I.1. Méthodologie... 2 I.1.1 Généralités... 2 I.1.2 Hypothèses adoptées... 2 I.2. Plateforme de modélisation Rem Air... 3 I.2.1 Domaine d étude... 3 I.2.2 Données d entrée... 6 II. Secteurs en dépassement réglementaire... 9 II.1. Situation sur l ensemble de l agglomération à l horizon II.2. Localisation des secteurs en dépassement II.3. Caractéristiques des axes III. Charges critiques III.1. Approche générale III.2. Résultats Conclusion... 19

4 Introduction ATMO Champagne-Ardenne a développé en , avec le soutien financier de Reims Métropole et du Conseil Régional, un outil de modélisation appelé Rem Air adapté à l échelle urbaine. Dans le cadre de la convention pluriannuelle entre Reims Métropole et ATMO Champagne-Ardenne, ont été produites en 2011 les premières cartographies relatives à l année de référence 2007, mettant en évidence des secteurs en dépassement réglementaire pour le dioxyde d azote, avec présence de populations exposées. Deux autres études ont été réalisées à la demande de la DREAL Champagne-Ardenne dans le cadre de l élaboration d un Plan de Protection de l Atmosphère, sur l année de référence 2010 puis en situation prospective Face à ce constat, et en cohérence avec l élaboration du PPA, une étude visant à la détermination de «charges de trafics critiques» à l horizon 2015 pour chaque rue/secteur en dépassement réglementaire a été menée dans le cadre de son plan d actions Les charges critiques théoriques obtenues doivent permettre d alimenter la réflexion du Plan de Déplacements Urbains en cours de révision en

5 I. Eléments méthodologiques et outils employés La présente partie précise la méthodologie et les hypothèses utilisées, et décrit les outils mis en œuvre pour cette étude. I.1. Méthodologie I.1.1 Généralités Cette étude s appuie sur une situation tendancielle 2015 des niveaux de concentration en polluants de l agglomération, déterminée dans le cadre de l étude «Diagnostic tendanciel 2015 de la qualité de l air et étude des charges critiques» de novembre 2012, financée par la DREAL, et réalisée selon la méthodologie nationale d évaluation des Plans de Protection de l Atmosphère. Les axes présentant des dépassements de la concentration réglementaire annuelle ont été mis en évidence, et la diminution de TMJA nécessaire à appliquer pour leur mise en conformité précisée. I.1.2 Hypothèses adoptées Le rapport OPTINEC 4 1 du CITEPA réalisé pour le MEDDTL en juin 2011 a servi de base pour l évaluation des émissions à l horizon Ce rapport constitue un document de référence qui décrit précisément les hypothèses de niveau national qui peuvent être adoptées uniformément sur l ensemble du territoire, comme ligne de base aux échéances 2010, 2015, 2020 et Ces données s appuient sur le rapport ENERDATA 2 qui définit l évolution de l activité énergétique et économique française jusqu en Ces hypothèses de bases nationales constituent le tendanciel national. La liste des mesures réglementaires prises en compte dans les scénarios nationaux est précisément décrite dans le rapport OPTINEC 4. Sur les trois scénarios de réduction des émissions présentés dans le rapport, celui pris en compte dans l évaluation des PPA est le scénario Avec Mesures Supplémentaires (AMSM). Dans la mesure des données disponibles qui ont été fournies à ATMO Champagne- Ardenne, ces hypothèses de base nationale ont été adaptées/complétées par des données prospectives de niveau régional ou local, et ont été redressées pour suivre l évolution Concernant le secteur du transport routier dont l importance est majeure pour cette étude, les données de trafic sont issues du modèle d affectation trafic Isis 2011 fourni par 1 OPTINEC 4- Scénarii prospectifs Climat-Air-Energie Evolution des émissions de polluants en France Horizon 2020 et Rapport en date du 08 juin ENERDATA- Scénarii prospectifs Energie-Climat-Air de référence concernant la France dans un cadre Européen et International à l horizon Rapport en date du 14 janvier

6 Reims Métropole, mis à jour par la campagne de comptages routiers en hyper-centre de 2011 («Plan de circulation et stationnement 2011»), et en partie par les comptages de Conformément aux données ENERDATA, un facteur de + 0.4% par an a été appliqué pour retranscrire l évolution du Trafic Moyen Journalier Annuel (TMJA) entre les années de comptage/estimation et Enfin, les données du modèle COPERT IV 3 notamment les facteurs d émission, ont été utilisées pour le calcul des émissions routières. Le parc prospectif est quant à lui basé sur les données fournies par le CITEPA dans son rapport au MEDDTL (scénario Avec Mesures Supplémentaires, Objectif grenelle «AMSO»). I.2. Plateforme de modélisation Rem Air L ensemble du processus d évaluation étant réalisé à l horizon 2015, l approche est prospective ; elle ne peut pas s appuyer directement sur des données métrologiques et doit reposer sur des outils de modélisation. Ces outils permettent d'analyser des phénomènes réels et d estimer ou prévoir des résultats à partir de l'application d'une ou plusieurs théories à un niveau d'approximation maitrisé. Cette technique est dépendante de la qualité des données d entrée disponibles. En 2012, l outil de modélisation Rem Air a été mis en œuvre pour un usage prospectif afin d identifier les charges maximales admissibles sur les principaux axes pour respecter la réglementation. I.2.1 Domaine d étude Rem Air a été mis à jour pour couvrir l intégralité du périmètre correspondant au nouvel établissement public de Coopération Intercommunale issu de la fusion de la Communauté d Agglomération «Reims Métropole» et de la communauté de communes de Taissy, ainsi que du rattachement des communes de Sillery, Champigny et Cernay les Reims. Au total, 16 communes sont présentes, regroupant habitants au 01 janvier 2012 (INSEE). La Carte 1 présente la disposition des différentes communes traitées par Rem Air. 3 COmputer Program to calculate Emission from Road Transport, EEA. 3

7 Carte 1: Périmètre couvert par Rem Air Sur ce domaine d étude, ATMO Champagne-Ardenne dispose de stations fixes de surveillance de la qualité de l air permettant le suivi en continu des polluants réglementés. Les données issues de ces stations servent également au calage de l outil de modélisation Rem Air. La Carte 2 ci-après identifie la localisation de ces stations de surveillance. 4

8 Carte 2: Localisation des stations de mesure de la qualité de l'air au niveau de l agglomération rémoise ( ) Définitions : Station dite «urbaine» : il s agit de suivre l exposition moyenne de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique de fond dans les centres urbains. Station dite «périurbaine» : il s agit de suivre le niveau moyen d exposition de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique de fond à la périphérie du centre urbain, en particulier la pollution photochimique (l ozone et ses précurseurs). Station dite «trafic» : il s agit de fournir des informations sur les concentrations mesurées dans des zones représentatives du niveau maximum d exposition auquel la population, située en proximité d une infrastructure routière, est susceptible d être exposée. A noter que la station de Tinqueux a été arrêtée en mars 2011 en raison de travaux d urbanisme importants à proximité immédiate du site. Depuis début 2010 est installé rue de Venise un moyen mobile de mesures qui permet de suivre en proximité trafic les niveaux de concentration dans cette rue. 5

9 I.2.2 Données d entrée La Figure 1 présente de manière schématique les données alimentant le modèle. Figure 1: Données d'entrée de la plateforme de modélisation Rem'air 6

10 Quatre grands jeux de données sont ainsi nécessaires au fonctionnement de la plateforme : L inventaire des émissions Il s agit de comptabiliser l ensemble des émissions de polluants qui se produisent sur l agglomération : transports, résidentiel/tertiaire, industrie, énergie, agriculture, émissions naturelles. Cet inventaire est issu du travail d ATMO Champagne-Ardenne selon des méthodologies de référence nationale ; il couvre une vingtaine de polluants sur l ensemble de la région. Ces émissions sont géolocalisées, cadastrées et temporalisées avant d être intégrées dans l outil. L inventaire le plus récent utilisé dans Rem Air repose sur l année de référence Les données météorologiques Les conditions météorologiques influent sur la dispersion et les réactions chimiques des polluants. Ce sont les données de la station Météo France Reims Courcy qui sont utilisées dans Rem Air. Les paramètres utilisés sont les suivants : - la vitesse et la direction du vent à 10 m, - la température sous abri, - le cumul de précipitations, - la nébulosité globale, - le rayonnement solaire incident. L exercice étant prospectif (2015), une année météorologique de référence a été fixée dans la méthodologie nationale pour l élaboration des PPA. Il s agit de l année 2009, considérée comme «moyenne» au niveau national en termes météorologiques et représentative de la situation la plus courante. Les concentrations de fond Ces concentrations correspondent au niveau de fond en pollution, indépendamment de l activité du territoire. A noter que les termes «intrant» ou «pollution exogène» peuvent aussi être employés. Ces concentrations sont issues des simulations nationales réalisées avec le modèle Chimère. Deux années ont été fournies : , afin de caler le modèle Rem Air sur une année de référence disposant de données métrologiques , intégrant le scénario tendanciel national OPTINEC 4 (AMSM). Le redressement appliqué lors du calage de 2009 est alors appliqué à l identique sur Les données géolocalisées de bâtis Ces données permettent de lister les rues dites canyon, défavorables à une bonne dispersion des polluants, et de quantifier également la population exposée à un dépassement réglementaire. Ces données géolocalisées sont issues de la base IGN BDTopo. 7

11 Les Figure 2 et Figure 3 synthétisent les jeux de données utilisés pour les deux années mises en œuvre. Figure 2: Chaine de modélisation Rem Air : Année de calage 2009 Figure 3: Chaine de modélisation Rem Air : Tendanciel

12 II. Secteurs en dépassement réglementaire Les éléments de diagnostic 2015 présentés dans cette partie sont issus de l étude «Diagnostic tendanciel 2015 de la qualité de l air et étude des charges critiques» de novembre 2012, financée par la DREAL Point de vigilance : outre les incertitudes inhérentes aux outils de modélisation et aux données d alimentation, les résultats obtenus sont également dépendants des hypothèses utilisées dans le cadre du mode prospectif. Pour plus de détails sur la validité des sorties Rem Air 2015, se reporter à l étude citée ci-dessus. II.1. Situation sur l ensemble de l agglomération à l horizon 2015 La Cartographie 1 présente les concentrations moyennes annuelles en NO 2 estimées par Rem Air pour l année 2015, tandis que la Cartographie 3 met en évidence les secteurs en dépassement réglementaire (surfaces en rouge) ainsi que les secteurs proches de cette valeur réglementaire (surfaces en orange) sur l ensemble du périmètre PPA. Cartographie 1: Concentration moyenne annuelle en NO 2 - Tendanciel

13 Le centre-ville de Reims apparait comme le plus exposé à des niveaux élevés de NO 2. A l inverse, les concentrations annuelles les plus faibles s observent sur les communes périphériques, dans les secteurs moins urbanisés et moins traversés par des axes majeurs. La Cartographie 2 présente de son côté les concentrations moyennes annuelles en PM10 estimées par Rem Air pour l année 2015, tandis que la Cartographie 4 met en évidence les secteurs en dépassement réglementaire (surfaces en rouge) ainsi que les secteurs proches de cette valeur réglementaire (surfaces en orange) sur l ensemble du périmètre PPA. A noter que cette dernière cartographie offre une représentation, non pas de la concentration, mais du nombre de jours supérieurs à 50 µg/m 3, valeur limite réglementaire la plus contraignante pour ce polluant. Cartographie 2: Concentrations moyennes annuelles en PM10 - Tendanciel

14 Cartographie 3: Concentrations moyennes annuelles élevées en NO 2 - Tendanciel

15 Cartographie 4: Identification des secteurs exposés aux PM10 - Tendanciel 2015 La comparaison de ces cartographies montre que, dans le cadre de ce tendanciel 2015 et sous couvert des hypothèses utilisées, les zones en dépassement réglementaire côté PM10 sont incluses dans celles du NO 2. Afin de se placer dans la situation la plus défavorable, c est par conséquent le NO 2 qui a été sélectionné comme polluant cible dans la suite de l étude. II.2. Localisation des secteurs en dépassement La carte ci-après localise l ensemble des tronçons présentant des dépassements de la valeur limite en NO 2 dans le cadre du scénario tendanciel 2015, en faisant la distinction entre ceux présentant des zones avec présence (rouge) ou non (vert) de population exposée. Chaque axe est identifié au moyen d un numéro qui se rapporte aux tableaux présentés à la suite. 12

16 Absence de population exposée Présence de population exposée 13

17 N Tronçons en dépassement réglementaire de la valeur limite en NO 2 en 2015 Présence de population exposée 1 Avenue de Laon, du pont de Laon à la rue Emile Zola 2 Rue du Colonel Fabien suivie de l'avenue de Paris jusqu'à l'intersection avec la rue Flin des Oliviers 3 Boulevards Louis Roederer et Joffre 4 Rue Camille Lenoir, entre le boulevard Lundy et la rue du Cardinal Gousset 5 Place Aristide Briand et ses proches affluents 6 Rue de Venise et rue du Lieutenant Herduin 7 La Traversée Urbaine de Reims entre les échangeurs Reims-Tinqueux et Reims- Cormontreuil 8 Boulevard Paul Doumer, de l'intersection avec la rue de Venise jusqu'à l'intersection avec le boulevard Maurice Noirot Avenue de Champagne, de la bretelle de sortie donnant sur la rue de Louvois, à 9 l intersection avec la rue de Taissy N Tronçons en dépassement réglementaire de la valeur limite en NO 2 en 2015 Absence de population exposée 10 Autoroute de l'est, A4, de la jonction TUR-CSR à la sortie Est du périmètre 11 Autoroute des Anglais, tronçon au sein de Champigny 12 Avenue Nicéphore Niépce, de l'échangeur avec la TUR à l'intersection avec la route de Châlons 13 La Voie Verte, de l'intersection avec la route de Taissy jusqu'aux environs de la place Ambroise Croizat II.3. Caractéristiques des axes Le tableau qui suit regroupe les caractéristiques principales de chaque axe, à savoir les valeurs de TMJA injectées dans le modèle ainsi que leurs sources. Dans de nombreux cas, seules des fourchettes de TMJA sont données, cela étant dû au fait qu un seul et même axe peut être découpé en plusieurs tronçons, selon les besoins du modèle ainsi que du degré de précision souhaité. 14

18 Axe N TMJA 2015 Source TMJA 1 De à Modèle d affectation trafic Isis 2011/Comptages agglomération De à Modèle d affectation trafic Isis De à Modèle d affectation trafic Isis 2011/Comptages agglomération Modèle d affectation trafic Isis De 3200 à Modèle d affectation trafic Isis 2011/Comptages agglomération De à Comptages agglomération De à Comptages SANEF De à Comptages agglomération De à Modèle d affectation trafic Isis Comptages SANEF Comptages agglomération De à Modèle d affectation trafic Isis De à Modèle d affectation trafic Isis

19 III. Charges critiques III.1. Approche générale Pour chacun des axes ont été appliquées des diminutions de leur TMJA, faisant ainsi varier leurs émissions. Ces nouvelles données ont alors été injectées dans l outil de modélisation Rem air, ce dernier permettant d estimer les concentrations résultantes en NO 2 aux abords des axes. Procédant ainsi de manière itérative, ces calculs étaient idéalement poursuivis jusqu au retour sous le seuil réglementaire. A noter que les carrefours, où par définition convergent les axes, ne sont pas traités du fait de leur représentativité spatiale limitée et des incertitudes plus importantes dans ces configurations spécifiques. A des fins illustratives, un point représentatif de la rue de Venise a fait l objet d une attention particulière. Les concentrations qui y ont été modélisées à chaque seuil d abaissement du TMJA de la rue sont représentées sur le Graphique 1 ci-dessous. Valeur limite Graphique 1: Variations de la concentration en NO 2 d'un point de la rue de Venise en fonction de la baisse de TMJA appliquée Partant d une concentration moyenne annuelle initiale d environ 46 µg/m 3, supérieure à la valeur limite annuelle en NO 2, une décroissance s opère parallèlement à la réduction de TMJA, jusqu à atteindre environ 34 µg/m 3 pour 50% de réduction du trafic. Le passage sous la valeur limite s effectue pour une baisse de 20% du TMJA. Il est important de garder à l esprit que cette illustration ne présente le comportement que d un seul point proche de l axe en question et considéré comme représentatif, la méthodologie employée prenant de son côté en compte un nombre bien plus important de points. La baisse du trafic à atteindre retenue correspond alors au cas le plus défavorable. 16

20 III.2. Résultats Les résultats issus de l ensemble des modélisations sont présentés à travers le Graphique 2. A noter cependant que, du fait de son interdépendance avec la Traversée Urbaine de Reims, le cas du boulevard Paul Doumer est traité séparément. Graphique 2: Baisses de TMJA à appliquer sur les différents axes horizon 2015 Remarque : les TMJA illustrés correspondent aux valeurs les plus élevées des fourchettes précédemment présentées. Les pourcentages qui apparaissent déterminent les pourcentages de baisse à appliquer sur les TMJA 2015 des axes considérés. La baisse de trafic nécessaire pour être en conformité réglementaire s échelonne, selon l axe et hors Paul Doumer, de -7% à -39%. Les réductions de trafic les plus importantes à envisager se situent sur la TUR, avenue Nicéphore Niépce, sur la Voie Verte et rue de Venise. En ce qui concerne l axe que constitue le boulevard Paul Doumer, il parait judicieux de ne pas le considérer de manière isolée, mais conjointement à la Traversée Urbaine de Reims. En effet, ces deux axes étant relativement proches l un de l autre, l importante différence de TMJA qui réside entre eux a un impact significatif sur les concentrations mesurées aux abords du boulevard Doumer. Le tableau qui suit présente l ensemble des combinaisons existantes en ce qui concerne les concentrations résultantes (µg/m 3 ) au niveau du boulevard Doumer en fonction des modulations de TMJA du couple Doumer/TUR (allant de 0 à 100% de réduction, par pas de 10%). 17

21 Pourcentage de réduction du TMJA2015 de la TUR (TMJA2015) Concentrations au niveau du Bd Doumer NO 2 (µg/m 3 ) 0% (61000) 10% (54900) 20% (48800) 30% (42700) 40% (36600) 50% (30500) 60% (24400) 70% (18300) 80% (12200) 90% (6100) 100% (0) 0% (25700) 10% (23100) Pourcentage de réduction du TMJA 2015 de Doumer (TMJA 2015 ) 20% (20600) 30% (18000) 40% (15400) 50% (12900) 60% (10300) 70% (7700) 80% (5100) 90% (2600) % (0) L exploitation des résultats montre que : Un trafic nul sur la TUR serait insuffisant pour passer sous le seuil réglementaire au niveau de Doumer. Un abaissement de 50% du TMJA de Doumer «seul» serait nécessaire pour passer sous le seuil réglementaire au niveau de Doumer. Parmi les combinaisons possibles, un abaissement minimum de 40% du TMJA de Doumer et 30% de la TUR permettrait de passer sous le seuil réglementaire au niveau de Doumer. Ces résultats s entendent à vitesse réglementaire constante, et composition du parc de véhicule inchangée, paramètres qui peuvent également représenter un levier d action permettant de réduire les émissions et donc les niveaux de concentration dans l air. 18

22 Conclusion En cohérence avec l élaboration du Plan de Protection de l Atmosphère de Reims, une étude visant à la détermination des «charges de trafics critiques» pour chaque rue/secteur en dépassement réglementaire à l horizon 2015 a été menée dans le cadre de la convention pluriannuelle entre Reims Métropole et ATMO Champagne-Ardenne. Les résultats obtenus doivent permettre d alimenter la réflexion du Plan de Déplacements Urbains en cours de révision en Ce travail s appuie sur une situation tendancielle 2015 des concentrations en polluants de l agglomération, déterminée dans le cadre de l étude «Diagnostic tendanciel 2015 de la qualité de l air et étude des charges critiques» de novembre 2012, financée par la DREAL. Pour chacun des axes modélisés en dépassement réglementaire ont été appliquées des diminutions de leur TMJA en entrée de l outil Rem Air, procédant de manière itérative jusqu au retour sous le seuil réglementaire. Les résultats obtenus montrent que la baisse de trafic nécessaire pour être en conformité réglementaire s échelonne, selon l axe et hors Bd Paul Doumer, de -7% à -39%. Les réductions de trafic les plus importantes à envisager se situent sur la TUR, avenue Nicéphore Niépce, sur la Voie Verte et rue de Venise. En ce qui concerne l axe que constitue le boulevard Paul Doumer, l exploitation des résultats montre que la concentration en NO 2 mesurée à ses abords est sensible aux variations de TMJA de la Traversée Urbaine de Reims. Plusieurs combinaisons d abaissement sont envisageables, parmi celles-ci un abaissement minimum de 40% du TMJA de Doumer et 30% de la TUR permettrait de passer sous le seuil réglementaire au niveau de Doumer. Ces résultats s entendent à vitesse réglementaire constante, et composition du parc de véhicule inchangée, paramètres qui peuvent également représenter un levier d action permettant de réduire les émissions et donc les niveaux de concentration dans l air. 19

23 Protégeons ensemble l'air que nous respirons - ATMO Champagne-Ardenne 2 rue Léon Patoux REIMS Cedex 2 Tél Fax contact@atmo-ca.asso.fr