LEMAIRE Vincent

Une méthodologie reposant sur l'apprentissage automatique basé sur des modèles utilisant des régressions linéaires simples et les paramétrisations des principaux processus physiques et chimiques a été développée pour effectuer des simulations de qualité de l'air hautement résolues. L'apprentissage de la méthodologie est (i) réalisé sur une période de 6 mois en utilisant les sorties du modèle de transport chimique CHIMERE, et (ii) ensuite appliqué sur les 6 mois suivants. Malgré des hypothèses approximatives, cette nouvelle méthodologie fonctionne aussi bien que la simulation CHIMERE brute pour les concentrations moyennes quotidiennes des principaux polluants atmosphériques (NO2, ozone, PM10 et PM2.5) avec des corrélations allant de 0,75 à 0,83 pour les particules et jusqu'à 0,86 pour les concentrations maximales d'ozone. Certaines améliorations sont envisagées pour étendre cette méthode à plusieurs autres utilisations, mais à ce stade, la méthode peut être utilisée pour la prévision de la qualité de l'air, l'analyse des épisodes de pollution et la cartographie. Cette étude confirme également que l'inclusion d'un ensemble minimal de paramétrages physiques sélectionnés apporte une forte valeur ajoutée aux processus d'apprentissage automatique.

La fraction organique des aérosols atmosphériques s'est avérée être un élément critique de la qualité de l'air et des problèmes climatiques. Cependant, sa composition et les processus de vieillissement qu'elle subit restent insuffisamment compris. Ce travail s'appuie sur les connaissances acquises en laboratoire pour simuler la formation d'oligomères à partir d'aérosols organiques secondaires biogènes (AOSB) dans la troposphère à l'échelle continentale. Nous comparons les résultats de deux approches de modélisation différentes, un processus cinétique de premier ordre et une paramétrisation dépendant du pH, tous deux mis en œuvre dans le modèle de qualité de l'air CHIMERE (AQM) (www.lmd.

La pollution particulaire recouvre de nombreux enjeux sanitaires et climatiques en Europe et dans le monde. Les aérosols organiques, qui représentent une fraction importante de la pollution particulaire, sont une matière complexe, émise directement sous forme condensée ou résultant de l'oxydation d'un très grand nombre de composés organiques volatiles dans l'atmosphère. En raison de la grande variété de ses sources d'émissions, qu'elles soient d'origine biogénique ou anthropique, la composition et les processus de formation et de vieillissement chimique des aérosols organiques restent aujourd'hui associés à de nombreuses interrogations. L'observation sur le terrain de la formation de la matière organique et de son évolution au sein des masses d'air étant difficile à mettre en œuvre, la modélisation reste un outil complémentaire indispensable pour simuler l'aérosol organique et suivre son transport sur de longues distances. C'est pourquoi ces travaux se sont attachés dans un premier temps à identifier les processus majeurs gouvernant aussi bien la formation que le vieillissement photochimique de la fraction organique des particules. En se basant sur une méthodologie innovante, un schéma chimique opérationnel dédié à l'émission et à l'oxydation de composés semi-volatiles a été développé pour les modèles de qualité de l'air. Son implémentation et son évaluation au sein du modèle CHIMERE a été réalisée par confrontation aux données des campagnes estivales et hivernales de la campagne MEGAPOLI. Enfin ces travaux se sont également attachés à implémenter dans CHIMERE et à discuter des mécanismes d'oligomérisation des composés organiques en phase condensée, phénomène qui est aujourd'hui reconnu comme l'un des processus majeur du vieillissement de l'aérosol organique.

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