Modélisation de la pollution de l'air
Comme dans de nombreux domaines de l'environnement, des moyens de calcul numérique performants permettent aujourd'hui de "simuler" le phénomène de pollution atmosphérique. La modélisation de la pollution a trois objectifs principaux :
améliorer la compréhension des mécanismes de formation / destruction / accumulation / transports des polluants dans l'atmosphère
décrire l'organisation spatiale (3D) et temporelle de la pollution sur une région
prévoir la pollution "future" sur une zone
Les techniques de modélisation se divisent sommairement en deux groupes :
la modélisation statistique s'attache à décrire les liens statistiques entre des concentrations prises à différents moments dans le temps, mais aussi dans l'espace (c'est pourquoi l'interpolation géostatistique est aussi une forme de modélisation). Dans notre contexte, la modélisation statistique s'attache surtout à expliquer l'évolution des concentrations dans le temps, afin de prévoir les concentrations futures,
la modélisation déterministe utilise les équations de la physique pour recréer numériquement les phénomènes de pollution. Comme son nom l'indique, cette modélisation détermine les concentrations de polluants en résolvant une batterie d'équations.
La modélisation statistique
La modélisation statistique est relativement peu utilisée par les réseaux de surveillance de l'air français et n'est pas envisagée pour l'heure en Franche-Comté. Ses résultats restent discutables et il n'existe pas de méthodologie unifiée pour son application en surveillance. Néanmoins, son gros avantage reste son coût extrêmement modéré, ainsi que sa rapidité d'exécution (un petit ordinateur suffit).
La modélisation déterministe
La modélisation déterministe a été longtemps pénalisée par les temps de calcul exhorbitants que requiert la résolution des équations. L'arrivée d'ordinateurs de plus en plus performants et de moins en moins chers a permis l'avènement de cette méthode, déjà très utilisée en météorologie, mais encore jeune en pollution de l'air.
La modélisation déterministe nécessite deux sources de données en entrée pour fonctionner :
les émissions de polluants à la surface du sol, qui conditionnent en grande partie la pollution observée; un cadastre des émissions est donc nécessaire à la modélisation,
des données météorologiques simulées, car ce sont elles qui conditionnent pour une grande part le transport et la transformation des polluants dans l'air.
La modélisation de la pollution repose ensuite sur la résolution numérique du comportement d'un grand nombre d'espèces chimiques, sans pour autant pouvoir réfléter l'infini complexité des réactions chimiques se produisant dans l'atmosphère.
Il n'existe pas de modélisation déterministe centrée plus particulièrement sur la région Franche-Comté, contrairement à d'autres régions (voir notamment l'Alsace ou bien le bassin parisien).
A la demande du Ministère de l'Ecologie, une plateforme nationale de modélisation a été mise en place en 2003 par l'INERIS dans le cadre du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air (LCSQA). Le modèle mis en service s'appelle Prev'air (www.prevair.org) et a été développé sur la base du modèle Chimère (Institut Pierre-Simon Laplace, CNRS). Les simulations réalisées (prévisions à 2 jours d'échéance) concernent l'ozone, le dioxyde d'azote et les poussières. Elles sont mises à la disposition des AASQA qui s'en servent comme complément à leur expertise de terrain.

Figure : Simulation des concentrations maximales horaires en ozone pour le 7 août 2003
(www.prevair.org)
pour accéder aux prévisions des concentrations maximales d'ozone sur la Franche-Comté