Titre: "Simulation de la matière particulaire dans la région parisienne, en particulier de l'aérosol organique"

Résumé:

Les activités humaines dans les grandes agglomérations («mégalopoles») provoquent des émissions de polluants importantes, avec des effets négatifs sur la qualité de l'air et la santé humaine à l’échelle locale et régionale. Les particules fines (PM) sont l'une des plus grandes préoccupations pour la santé. Les aérosols organiques constituent une partie importante de particules fines, mais il y a encore de grandes lacunes dans les connaissances sur leurs voies de formation et il y a une incertitude considérable dans leur modélisation 3D.

Dans cette thèse, les simulations de PM2.5 avec le modèle de chimie-transport régionaux CHIMERE ont d'abord été évaluées avec les mesures recueillies à Paris au printemps 2007. Les résultats du modèle montrent une bonne performance de simuler l’apparition de pics, surtout pour les aérosols inorganiques qui proviennent principalement de transport à longue distance de l’Europe Nord-Est et Centrale. L’aérosol organique primaire (POA) simulé est surestimé quand il est considéré comme non-volatile par un facteur de deux, tandis que l’aérosol organique secondaire (SOA) est sous- estimé par un facteur de plus de 2.

Afin d'améliorer la performance du modèle de simulation de l’aérosol organique, l'approche « Volatility Basis Set » qui formalise les nouvelles connaissances sur la volatilité de POA et le vieillissement chimique de SOA sont mises en œuvre dans CHIMERE. Les simulations du modèle sont évaluées avec les observations au sol et aéroportées obtenues lors des deux campagnes de terrain intensives effectuées dans l'agglomération parisienne en été 2009 et hiver 2009/2010 dans le cadre du projet européen MEGAPOLI. La simulation de l’aérosol organique est significativement améliorée lorsque l'on tient compte de la volatilité des POA et l'oxydation multi-étapes de COV semivolatil lors de la campagne d'été. L’advection des masses d'air continentales à l'agglomération parisienne avec des niveaux de fond de SOA soit d'origine anthropique ou biogénique, est bien restituée par le modèle. L’accumulation de SOA dans le panache est surestimée par un facteur de deux, quand normalisée à la production photochimique d'ozone, ce facteur est dans l'incertitude de l'approche VBS. Pendant la campagne d'hiver, la formation de la SOA reste sous-estimée. Ces résultats représentent clairement des progrès dans la modélisation de l’aérosol organique dans et autour d'une grande agglomération urbaine.

Le modèle a été utilisé pour estimer les contributions des sources de l’aérosol organique dans l'agglomération et dans le panache en été 2009. Dans l'agglomération, l'advection de SOA biogéniques, anthropiques et du fond de l'extérieur a été dominante, tandis que le POA émis localement à environ un quart de l'aérosol organique au total. Dans le panache, la formation de SOA anthropique, et aussi de POA âgés devient dominante. Ces résultats sont en accord général avec les études de l’attribution des sources source à partir d'observations./

Mercredi 28 mars 2012 à 14H00 dans la salle de thèse de l’université Paris Est Créteil, Bâtiment P2, Niveau dalle devant le jury composé de :

Christian Seigneur (rapporteur, CEREA)
Robert Rosset (rapporteur, LA)
Bertrand Bessagnet (examinateur, INERIS)
David Simpson (examinateur, NMI)
Wahid Mellouki (examinateur, ICARE)
Matthias Beekmann (directeur de thèse)
Armand Albergel (co-directeur de thèse, ARIA Technologies)