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Synthèse annuelle sur les instruments « à long trajet optique

1. Ci dessous figure une synth se plus d taill e du programme de recherche sur le d veloppement d un LIDAR appliqu la caract risation des a rosols atmosph riques dans la mesure o de premiers r sultats ont t obtenus qui pourraient avoir un int r t direct dans les missions des r seaux agr s de surveillance de la qualit de l air 4 2 LIDAR APPLIQUE LA CARACTERISATION DES AEROSOLS Ce programme de recherche de 3 ans a d but fin 2002 Durant cette premi re ann e de recherche nous avons effectu une tude bibliographique minutieuse suivie d une premi re tude de caract risation massique des a rosols puis mis en place une m thodologie de caract risation de leur distribution en taille par LIDAR reposant sur une technique multispectrale coupl e un algorithme g n tique et enfin effectu une premi re campagne de validation Les r sultats obtenus sont tr s prometteurs et nous ont permis de pr ciser les actions engager pour les deux prochaines ann es de ce programme de recherche 36 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 4 2 1 Synth se g n rale Une synth se bibliographique a t r alis e tant sur les m thodologies de caract risation tridimensionnelle des a rosols atmosph riques que sur les d veloppements technologiques en cours Cela nous a permis de montrer que si la caract risation des polluants gazeux est de nos jours op rationnelle peu d outils tridimensionnels permetten
2. INE RIS Synth se annuelle sur les instruments long trajet optique LIDAR DOAS RAPPORT FINAL Laboratoire Central de Surveillance de la Qualit de l Air Convention 115 2003 Emeric FREJAFON Unit Qualit de l Air Direction des Risques Chroniques D cembre 2003 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr MINIST RE D L COLCOUIE ET i D S EL DFE RE SYNTHESE ANNUELLE SUR LES INSTRUMENTS long trajet optique LIDAR DOAS RAPPORT FINAL LABORATOIRE CENTRAL DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L AIR Convention 115 2003 financ e par la Direction des Pr ventions des Pollutions et des Risques DPPR DECEMBRE 2003 personnes ayant particip l tude Emeric FREJAFON Amandine FIEVET Ce document comporte 40 pages hors couverture et annexes NOM Emeric FREJAFON R mi PERRET Martine RAMEL Qualit Ing nieur Unit AIRE Responsable Unit AIRE Responsable LCSQA INERIS 1 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr TABLE DES MATI RES TABLE DES MATI RES RESUME GENERAL CAMPAGNE DOAS SUR LA ZONE AEROPORTUAIRE DE LYON SAINT EXUPERY 1 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS 2 DESCRIPTION DE LA CAMPAGNE 3 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 3 1 RENDU OPERATIONNEL DES DOAS EN CAMPAGNES DE MESURES 3 2 COMPARAISON DES DO2NNEES DOAS AVEC LES MESURES PONCTUELLES 3 3 SPATIALISATION DES POLLUANTS GAZEUX ET CORRELATION AVEC L ACTIVITE AEROPORTUAIRE 3 3 1 Spatialisation sur la zone de transfert de
3. aqu 8e mI p ri Timo Premiers r sultats de quantification des a rosols par LIDAR le 10 juillet entre 5h et 7h TU gauche profil vertical de la charge en a rosols droite l volution des param tres micro physiques des a rosols La figure de droite qui montre la dynamique du param trage de l algorithme r alis de 5h22 TU 6h50 TU souligne que le param tre micro physique g courbe en bleu des a rosols a chang partir de 6h TU ce qui pourrait tr s vraisemblablement correspondre un accroissement de la taille de l a rosol qui la compose et traduire ainsi une modification de cette masse d air ou bien une origine diff rente 4 2 2 Perspectives court terme Ces r sultats pr liminaires ont t obtenus en utilisant les mesures de notre LIDAR UVI11 Nous allons maintenant tirer partie de la colocalisation de notre LIDAR fonctionnant uniquement sur le domaine spectral UV et du LIDAR LSCE fonctionnant dans le visible et lIR En couplant ces mesures et en les utilisant comme donn es d entr es de l algorithme g n tique mais galement en utilisant les mesures au sol comme conditions aux limites nous devrions pouvoir acc der pour la premi re fois une quantification compl te de l a rosol atmosph rique ainsi qu sa dynamique et d montrer ainsi la faisabilit de notre m thodologie Ces conclusions qui devraient aboutir d ici quelques mois permettront alors d orienter le d velo
4. tanch it des parois et des portes d acc s ventilation proche des missions compte tenue de la faible hauteur du b timent Ces deux tudes DOAS ont permis de d finir pr cis ment quelles taient les principales contraintes li es l installation et l utilisation d instruments long trajet optique de type DOAS dans le cadre de campagnes de mesures Il s agit de la stabilit m canique des points metteur et r cepteur mais galement de la n cessit de configurer le trajet optique en fonction des polluants d tecter Par ailleurs d autres contraintes ont t mises en vidence telle que la stabilit de l alimentation lectrique et la configuration logiciel du poste de contr le informatique Enfin une optimisation de la qualit de ces donn es doit tre r alis e par des calibrages successifs de l appareil et notamment un essai de lin arit sur site en cours de campagne N anmoins cette recommandation qui est op rationnelle pour le polluant O3 n cessite d tre optimis e pour les autres polluants et devrait tre notamment facilit e par l utilisation de cellules scell es Nos missions pour le compte du LCSQA concernent galement les instruments long trajet optiques de type LIDAR Dans ce cadre nous avons d une part particip la campagne de mesures INTERREG Illu coordonn es par l ASPA et d autre part effectu une veille technologique et scientifique annuelle sur ce typ
5. ANNEXE E BILAN GENERAL DU LIDAR COPARLY 46 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr RESUME GENERAL Dans le cadre de nos missions pour le compte du LCSQA nous avons effectu des campagnes de mesures DOAS visant d montrer leur caract re op rationnel lorsque les contraintes d installation et d utilisation sont respect es Pour ce faire nous avons r alis une campagne de mesures tal e sur deux ann es lors de la r ouverture du tunnel du Mont Blanc Notre DOAS qui tait install au niveau de la nationale N205 permettant d acc der Chamonix et au tunnel du Mont Blanc a fonctionn de janvier mai 2002 puis de janvier mars 2003 Il tait coupl des analyseurs ponctuels install s en diff rents points le long de cette route Les polluants suivis taient l Ozone le NO le NO le SO avec un trajet optique de 158 m optimis pour le suivi du polluant NO Compte tenu de ce trajet optique tr s court et des limites de d tection instrumentales dans cette configuration les r sultats obtenus sur les polluants Benz ne et Tolu ne ont t associ s des incertitudes trop lev es pour tre utilisables dans ce cadre de travail Cette tude nous a permis de montrer qu un respect scrupuleux des crit res d installation et d utilisation permet d acc der des mesures DOAS de tr s bonne qualit avec des taux de fonctionnement optimis s Nous avons ainsi pu mettre en vidence la tr s bonne qualit des mesu
6. Cette campagne qui s est d roul e du 13 d cembre 2002 au 13 janvier 2003 en association avec l tude engag e par COPARLY a impliqu l ensemble des moyens suivants e 3 DOAS le DOAS SANOA de l INERIS install sur la zone de transfert des passagers le DOAS OPSIS d AMPASEL install en fin de piste B Sud atterrissage et enfin le DOAS 2000 TEI de COPARLY install en fin de piste A Sud d collage INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 3 stations de mesures multigaz la station INERIS install sur le toit de l h tel principal la station COPARLY install en fin de piste A et enfin le laboratoire mobile d ASCOPARG install au Nord de l a roport tude BTX par tubes passifs et canisters deux campagnes de une semaine chacune associant 10 tubes passifs r partis sur 10 sites Cette tude a t financ e pour partie par COPARLY Tube passifs DOAS B DOAS A Station Instrumentation de la zone a roportuaire sites des 3 DOAS Tubes passifs stations 3 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 3 1 RENDU OPERATIONNEL DES DOAS EN CAMPAGNES DE MESURES Tous les moyens impliqu s dans cette campagne et notamment les 3 DOAS ont t en fonctionnement optimal fournissant des donn es en continu du 13 d cembre 2002 au 13 janvier 2003 Ainsi nous avons obtenu les taux de fonctionnement suivants DOAS SANOA INERIS Taux de fonctionnement de 94 perte d intensit lumineuse
7. Humidit Direction et Vitesse du vent au sol afin d optimiser l analyse des COV l gers Benz ne Tolu ne Xyl ne par tubes passifs et canisters Les r sultats obtenus sont tr s faibles et semblent d corr l s des mouvements des a ronefs sur les sites de mesures consid r s En effet les mesures enregistr es proximit imm diate des pistes ont une r partition Tolu ne Benz ne proche de 1 caract ristique d une zone non influenc par des missions pour des concentrations inf rieures la limite de 5 ug m N anmoins on a constat que les tubes passifs install s sur le toit de l h tel ont montr des concentrations l g rement sup rieures sans pour autant d passer le seuil soulignant une tr s l g re influence du parking automobile situ proximit ou bien des missions des APU moteur auxiliaire arri re des a ronefs lors des phases de stationnement Enfin l analyse des canisters ayant effectu s un pr l vement diurne sur le toit de l h tel ainsi qu proximit des pistes a permis de montrer que les concentrations obtenues en cours de journ e donc lorsque l activit a roportuaire est forte sont tr s proches de celles obtenues par les tubes passifs en moyenne hebdomadaires Ainsi l ensemble de cette tude a permis de montr que les polluants BTEX semblent tre de faibles indicateurs du trafic des a ronefs lors des phases de d collage atterrissage et que l activit du parc de
8. mesures NO2 Mise en comparaison des donn es Analyseurs INERIS amp DOAS SANOA 10 I I I I l l y 0 8968x 7 6241 eee ce I R2 0 9294 i Mesures NO2 Analyseurs INERIS en g m3 Mesures NO2 DOAS en ug m3 Corr lation Analyseurs INERIS DOAS SANOA pour le polluant NO r alis e sur l ensemble de la campagne de mesures et converties en donn es horaires Aucune corr lation nette n a pu tre tablie entre les analyses BTX par tubes passifs et les mesures du DOAS SANOA concernant les polluants Benz ne Tolu ne et Xyl ne car les concentrations pr sentes taient trop proches des seuils de d tection de l appareil N anmoins la comparaison entre les mesures obtenues par canisters par tubes passifs et par le DOAS SANOA montre des similitudes concernant le polluant benz ne bien que cette comparaison fut effectu e un niveau de concentration faible 3 ug m et donc proche de la limite de quantification du DOAS consid r De m me nous avons mis en vidence une bonne corr lation lors de la mise en comparaison des donn es du DOAS 2000 TEI et des analyseurs ponctuels install s proximit N anmoins cela a galement montr un d faut de calibrage du DOAS 2000 qui surestime fortement les mesures et poss de des biais importants Or cet instrument n a pas t calibr en d but de campagne compte tenu des difficult s utiliser des cylindres hautes teneurs sur la zone a ro
9. une surveillance des polluants BTX Aucun retour ne nous est parvenu l heure actuelle e Station INERIS d analyseurs ponctuels Taux de fonctionnement de 100 et taux de donn es valid es de 100 pour les polluants NO NO SO Os Par ailleurs un suivi des BTX PID FID a t effectu du 6 au 13 janvier 2003 La r cup ration des donn es a t r alis e par COPARLY Cette campagne a permis de d montrer les performances des DOAS lorsque leur installation respecte certaines contraintes de fonctionnement et qu un contr le qualit rigoureux est effectu pr alablement toute campagne de mesures Ainsi par exemple nous avons effectu pr alablement la campagne un contr le qualit du DOAS SANOA INERIS et du DOAS OPSIS AMPASEL Pour ce faire nous avons r alis des tests de r ception dans la galerie de l INERIS et notamment mis en parall le ces deux DOAS avec des analyseurs puis r alis des courbes de lin arit successives Nous n avons pas constat de dysfonctionnement concernant le DOAS SANOA tant sur les lin arit s que sur sa comparaison avec des analyseurs ponctuels En revanche nous avons eu de tr s gros soucis avec le DOAS OPSIS d AMPASEL qui nous ont conduit invalider toutes les donn es Os et SO ainsi qu mettre des doutes sur la qualit des donn es NO 3 2 COMPARAISON DES DONNEES DOAS AVEC LES MESURES PONCTUELLES Concentration No NO2 Station analyseurs et DOAS INERIS 40
10. 19 mai au 16 juin 2003 LIDAR Profiler d Ozone vertical mis disposition de l INERIS pour la campagne INTERREG Ce LIDAR a t livr le 12 mai 2003 dans les locaux de l ASPA pour une installation qui s est effectu e le 15 mai sur le site des moyens lourds de Rossfeld au Sud de Strasbourg Il a t renvoy le 19 juin 2003 chez ELIGHT LASER SYSTEM 3 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 3 1 MISE A DISPOSITION DE L ENSEMBLE DES DONNEES Tous les r sultats obtenus durant cette campagne ont t inc r s dans la base de donn es INTERREG Ainsi pour chaque journ e sont disponibles les profils verticaux quotidiens suivants e concentration en ozone brute Il s agit des profils verticaux bruts donc sans aucune interpolation verticale ou temporelle e concentration en ozone avec des interpolations verticale de 100 m et temporelle de 10 minutes carts types instrumentaux associ s la concentration en ozone ci dessus exprim s en ug m r els extinction atmosph rique 284 ou 304 nm exprim s en km r tro diffusion atmosph rique exprim e en mV et traduisant l cho renvoy par les diff rentes couches atmosph riques Ainsi pour chaque journ e nous disposons des 5 fichiers textes d crits ci dessus ainsi que des 5 images correspondantes au format image PNJ 25 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 3 2 TAUX DE FONCTIONNEMENT RENDU OPERATIONNEL S agissant du tout premier PROFILER d Oz
11. Auteur Fr d ric BOUVIER COPARLY 40 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr ANNEXE A CAMPAGNE DOAS SUR L AEROPORT DE LYON ST EXUPERY Tir Part et disponible sur le site LCSQA R f rence INERIS DRC 03 45795 652 EFr 41 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr ANNEXE B CAMPAGNE DOAS D ETUDE D IMPACT D UNE MODULATION DE TRAFIC CHAMONIX 2002 2003 Tir Part et disponible sur le site LCSQA R f rence INERIS DRC 03 45795 762 EFr 42 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr ANNEXE C CAMPAGNE LIDAR INTERREG lliu STRASBOURG 2003 Tir Part et disponible sur le site LCSQA R f rence INERIS DRC 03 45795 923 EFr 43 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr ANNEXE D COMPTE RENDU D ACTIVITE DU LMD ANNEE 2003 Auteur Pierre Henri FLAMANT LMD Les deux groupes de l IPSL conduits par P H Flamant et C Loth au LMD et J Pelon et D Bruneau au SA d veloppent en troite collaboration des recherches exp rimentales s appuyant sur de nouveaux instruments de t l d tection optique active les Lidars M t orologiques Diff rents types de Lidar M t orologiques ont t d velopp s avec le soutien du CNES et de l INSU CNRS 1 Lidar a rosols nuages dont le principe de mesure utilise la diffusion lastique par les mol cules et les particules en suspension dans l air 2 Lidar DIAL utilisant l absorption diff rentielle deux longueurs d onde par les gaz ou vapeurs tudier 3 Lida
12. INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr R solution Spectrale qui est en cours de r alisation l INSU avec le soutien du groupe du SA pour remplacer terme le Lidar a roport LEANDRE I1 titre d exemple les donn es fournies par le Mini Lidar ont t compar es avec les sorties du mod le CHIM RE Les concentrations en a rosols fournies par le mod le sont converties en grandeurs optiques coefficient d extinction ou de r trodiffusion par un code de diffusion de Mie Les premiers r sultats sont satisfaisants et soulignent les limites de chacun limitation intrins que de la vis e Lidar au voisinage de la surface existence d une zone aveugle et d un facteur g om trique non prise en compte de couches d a rosols transport es sur de grandes distances pour CHIMERE Cette premi re comparaison a t effectu e sur quelques cas pour montrer que les informations taient concordantes avec les limitations voqu es pr c demment Pour ce qui concerne les activit s en cours et futures il est envisag si les moyens financiers sont d gag s 1 d avancer la r alisation et les test atmosph riques du Lidar DIAL Doppler CO pr sent ci dessus 2 de d velopper un Lidar a rosols d di la couche limite urbaine CLU dont la capacit de mesure couvrirait la gamme 10 m 3 km 3 de d velopper un Lidar vent con u autour des technologies t l communications pour les applications CLA et CLU d une part et la
13. SA sur l apport de ces instruments dans la compr hension de la dynamique atmosph rique et notamment de l influence des effets de brises en zone c ti re Ce groupe participe donc au projet PRIMEQUAL ESCOMPTE concernant le volet dynamique sur la quantification des changes verticaux et leur action sur la pollution atmosph rique 34 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 3 TRANSFERT DE PROCEDES ET COMMERCIALISATION En parall le de ces axes de recherche plusieurs quipes cit es ci dessus ont engag des programmes sp cifiques visant construire des LIDAR a rosols gt op rationnels pouvant tre commercialis s moindre co t En effet une demande de plus en plus forte semble appara tre concernant des outils successibles de fournir une information en temps r el sur la stratification atmosph rique la hauteur de couche limite ou bien encore la hauteur du plafond nuageux On les qualifie de LIDAR lt a rosols gt dans la mesure o ils utilisent les propri t s optiques des a rosols afin d obtenir une information sur la visibilit la stratification atmosph rique ou la hauteur de la couverture nuageuse sans pour autant effectuer une quantification des particules atmosph riques Ce type instrument qui doit n cessairement tre autonome sans maintenance particuli re et faible co t permettrait alors par exemple e d alimenter des mod les dynamiques comme le souhaitent des d partements de pr vision m t
14. a permis d am liorer la qualit des donn es obtenues en supprimant les incertitudes haute altitude Enfin lors de son installation sur site et compte tenu de la configuration du site absence de route carrossable jusqu au point de mesure il a t n cessaire d utiliser un v hicule peu adapt au transport de ce type d appareil Cela a entra n un l ger d salignement de l optique du syst me qui a n cessit une intervention du constructeur La perte de donn es a t faible et ne concernait que les mesures pour des altitudes inf rieures 600 m 3 2 1 2 Rendu op rationnel g n ral Le taux de fonctionnement du LIDAR a permis de d finir un taux de donn es pour l ensemble de la campagne Il correspond au taux de mesures exploitables c est dire celles fournissant un profil vertical de concentration et son incertitude Il a t d environ 80 pour la p riode du 29 mai au 15 juin incluant les deux p riodes intensives de mesures programm es par l ASPA D une mani re g n rale nous avons confirm le caract re autonome de cet instrument une fois r solus les quelques dysfonctionnements initiaux En revanche la port e de cet instrument dans sa configuration initiale n a pas permis des mesures au dessous de 300 m d altitude dans sa configuration sans balayage angulaire ainsi qu au dessus de 2000 m d altitude en raison de la faible puissance laser mise 3 3 COUPLAGE LIDAR ANALYSEURS POUR L
15. autre programme ne demande une validation utilisateur Ainsi il est n cessaire de veiller se placer en configuration horaire TU et d annuler la prise en charge informatique du changement d heure t hiver D une mani re g n rale il est pr f rable qu aucun autre programme ne fonctionne en t che de fond lorsque le logiciel de contr le du DOAS est en cours d ex cution 2 3 CONTROLE QUALITE ASSURANCE QUALITE DES MESURES DOAS Il est important de r aliser un contr le qualit rigoureux de l instrument en d but et fin de campagne mais galement de mettre en place un processus d assurance qualit en cours de campagne notamment si celle ci s effectue sur une longue p riode Afin d optimiser le rendu des mesures DOAS nous proposons donc de r aliser les actions suivantes gt En d but et fin de campagne r aliser un calibrage de l appareil en 5 points pour tous les polluants consid r s Ais e r alis e pour le polluant Os l aide du nouveau g n rateur d O3 haute teneur du LCSQA cette t che peut s av rer tr s d licate pour les autres polluants car elle n cessite l utilisation de cylindres hautes teneurs et hautes pressions e Ozone un calibrateur d ozone 200 2500 ppm a t mis en circulation pour l ensemble des AASQA II permet un calibrage pr cis multi points des instruments DOAS pour ce polluant et son utilisation ne requi re aucune contrainte particuli re e NO NO S
16. de diffusion de la lumi re afin d obtenir la hauteur de la couche limite la stratification atmosph rique ou bien encore la hauteur de la couverture nuageuse De nombreuses applications pourraient alors tre envisag es telles que le param trage de mod les dynamiques ou physico chimiques la prise en compte du bilan nerg tique et son incidence sur les changements climatiques mais galement la diff rentiation des missions ayant un impact local r gional ou global Par ailleurs si la caract risation tridimensionnelle de la pollution par les gaz est de plus en plus ais e effectuer comme le montre les r sultats obtenus par les derni res campagnes r alis es un travail important reste effectuer pour acc der la caract risation compl te des a rosols atmosph riques L INERIS en collaboration avec le LASIM d veloppe actuellement un LIDAR appliqu la caract risation des a rosols en masse taille et composition chimique mais galement au suivi d autres compos s plus sp cifiques tels que les polluants gazeux industriels ou bien encore ceux d origine biologique Enfin l apport essentiel de ces instruments dans la documentation de la stratification atmosph rique et sa dynamique spatio temporelle a incit de nombreux laboratoires de recherche d velopper des couplages entre la technologie LIDAR et les instruments de mod lisation Ainsi plusieurs projets sont en cours visant utiliser les outils LIDA
17. de mesure des polluants atmosph riques fran ais allemand et suisse du Rhin sup rieur des camions laboratoires ou remorques r partis sur les deux bases en provenance des diff rentes AASQA nationales Associations Agr es de Surveillance de la Qualit de l Air l UMEG homologue allemand de l ASPA quip d analyseurs en continu du SO du CO de Os du NO NO et des particules PM des instruments de suivi des param tres m t orologiques tels que la temp rature l humidit relative ainsi que la vitesse et la direction du vent 2 LIDAR INERIS EPFL 1 DOAS EPFL 1 photom tre 1 scintillom tre LOA 1 labo mobile d analyse des HAP des COV et des radicaux RO gt des quipements sp cifiques de caract risation des a rosols LAMP ISPRA 1 RADAR et 1 SODAR profileurs de vent 1 ballon captif 24 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr N ayant pu terminer le nouveau LIDAR de l INERIS dans les temps le constructeur ELIGHT LASER SYSTEM a fourni un PROFILER vertical d Ozone pour les besoins de cette campagne Il s agit d un LIDAR vertical centr sur la mesure de l O3 trois longueurs d onde qui fournit galement une information qualitative des a rosols pr sents au travers de l extinction atmosph rique Cet appareil devait initialement fonctionner en continu durant les diff rentes POI mais nous avons n anmoins valu son fonctionnement sur l ensemble de la campagne de mesure savoir du
18. ensemble des sites de pr l vements semble montrer que l activit du parc automobile roulant a peu d influence sur les concentrations en BTEX mesur es sur la zone a roportuaire lors de cette tude hivernale Il s agit n anmoins de r sultats pr liminaires qui n int grent pas les phases de roulage des a ronefs taxi way o le r gime moteur favorisent les missions de compos s organiques l gers Par ailleurs ces r sultats pr liminaires seront tudi s plus en d tail dans le cadre de l tude globale entreprise par COPARLY sur cet a roport Enfin nous avons observ des fluctuations importantes des concentrations en NO qui sont corr l es l activit des avions au niveau du Hall central En revanche une corr lation moins nette a t constat e pour le NO2 avec des niveaux de concentration qui sont rest s largement inf rieurs aux valeurs seuils environnementales La p riode hivernale n tant pas favorable l oxydation du NO en NO par manque d Ozone il serait donc souhaitable d effectuer cette m me tude en p riode estivale o les teneurs en ozone favorisent l oxydation du monoxyde d azote Par ailleurs il serait important d effectuer la caract risation des teneurs en polluants gazeux l int rieur du terminal et notamment au niveau de la salle d attente d embarquement car les caract ristiques intrins ques du b timent peuvent favoriser les changes int rieur ext rieur absence d
19. et d autre part de d montrer leur apport essentiel dans la compr hension de l influence d une modulation de trafic sur la qualit de l air 17 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr CONTRAINTES D INSTALLATION ET D UTILISATION DES DOAS LORS DE CAMPAGNES DE MESURES Le retour d exp rience obtenu lors des trois campagnes DOAS r alis es sur l a roport de Lyon Saint Exup ry 2003 et Chamonix 2002 2003 a permis de mettre en vidence les contraintes respecter lors de l installation ou de l utilisation d instruments de types DOAS 1 CONTRAINTES D INSTALLATION Le retour d exp rience de ces deux campagnes de mesures a permis de d finir les principales contraintes li es l installation et l exploitation des DOAS 1 1 MATERIEL NECESSAIRE A L INSTALLATION D UN DOAS Afin que l installation d un DOAS s effectue dans des conditions optimales il est n cessaire de veiller poss der le mat riel suivant querres de fixation de la lampe et du r cepteur Elles seront en m tal d une paisseur de l ordre de 1 cm afin d acc der une bonne stabilit m canique et thermique A d faut des cabines d analyseurs pourront tre utilis es comme support lorsque le trajet optique restera inf rieur 200 m La fixation de la lampe ou du r cepteur sur la ou les cabines devra alors tre r alis e au moyen de joints en caoutchouc silentbloc afin que les ventuelles vibrations de la cabine ne
20. hall central pouvaient tre corr l es avec l activit a roportuaire sur cette zone mais de mani re moins nette compte tenu des teneurs en Os pr sentes en p riode hivernale en absence d Os l oxydation du NO est tr s lente et s appuie sur O gt et H202 De ce fait la dur e de vie du NO peut alors tre de plusieurs heures un ou deux jours Cela nous a n anmoins permis de montrer que les concentrations en NOx pr sentes sur cette zone notamment au niveau des zones de transfert des passagers pouvaient tre proches des valeurs limites lorsqu elles taient exprim es en quivalent NO La p riode hivernale n tant pas favorable l oxydation du NO en NO par manque d Ozone il serait donc souhaitable d effectuer cette m me tude en p riode estivale lorsque les teneurs en ozone favorisent l oxydation du monoxyde d azote pour appr cier les maxima de NO susceptibles d tre atteints Par ailleurs il serait important d effectuer cette caract risation des teneurs en polluants gazeux l int rieur du terminal et notamment au niveau de la salle d attente d embarquement car les caract ristiques intrins ques du b timent peuvent favoriser les changes int rieur ext rieur absence d tanch it des parois et des portes d acc s ventilation proche des missions compte tenue de la faible hauteur du b timent 11 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 3 3 2 Influence de la dynamique m t o
21. mesure de courant de surface des cours d eau pour les applications hydrologiques d autre part 45 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr ANNEXE E BILAN GENERAL DU LIDAR COPARLY Auteur Fr d ric BOUVIER COPARLY Document disponible aupr s de COPARLY Finalisation du document pr vue pour mars 2004 46
22. missions diffuses savoir localiser les sources et valuer la dispersion e D veloppement d un LIDAR a rosols op rationnel tr s faible co t permettant l valuation de la stratification atmosph rique et sa dynamique Cet instrument qui fournirait notamment une valuation de la hauteur de la couche limite et de la couverture nuageuse pourrait fournir une information en temps r el aux outils de mod lisations dynamiques 35 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr e D veloppement d un instrument de caract risation des suies et notamment du spectre dimensionnel et de la concentration associ e Cet instrument de technologie innovante pourrait ainsi fournir une caract risation tridimensionnelle compl te cibl e sur les particules carbon es Par ailleurs L INERIS doit engager d but 2004 deux programmes de recherche en partenariat avec le d partement de mod lisation visant effectuer un couplage LIDAR Mod le appliqu aux chelles r gionales et locales e D veloppement d un couplage LIDAR Mod le appliqu l valuation pour la r gion Picardie des r sultats d un mod le continental gaz particules e D veloppement d un outil associant LIDAR et mod le inverse appliqu l valuation des missions diffuses de gaz ou de particules en site industriel ou urbain D autre part une tude de faisabilit devrait tre r alis e courant 2004 visant effectuer une caract risation tridimen
23. modifient pas l alignement du DOAS le cas ch ant une cabine permettant de prot ger l ordinateur des intemp ries Il n est pas n cessaire que cette cabine soit climatis e En revanche elle devra se situer une distance inf rieure 50 m du site du r cepteur t l m tre laser permettant la d termination pr cise du trajet optique Son utilisation reste n anmoins tr s pisodique L INERIS qui poss de un instrument de ce type peut le mettre disposition des AASQA pour des besoins occasionnels A titre d information le co t de cet instrument est de l ordre de 1000 euros syst me de communication de type Talky Walky lors de l alignement du DOAS Son utilisation reste galement pisodique L INERIS qui poss de un instrument de ce type peut le mettre disposition des AASQA pour des besoins occasionnels A titre d information le co t de cet instrument est de l ordre de 1500 euros une lampe de rechange et des gants en latex lors du changement ventuel de la lampe 1 2 SERVITUDES ELECTRIQUES SUR LES SITES EMETTEUR ET RECEPTEUR Ces servitudes lectriques sont standards 16A 220V et doivent tre pr sentes sur les sites metteur et r cepteur N anmoins elles devront tre munies d onduleurs d isolement standards 750 W 15 minutes Il est en effet important d utiliser un onduleur sur les sites metteur et r cepteur pour plusieurs raisons 18 INERIS DRC 03 45795 AIRE
24. orologique e de quantifier les missions ayant un impact r gional en permettant de fournir instantan ment la hauteur de la couche limite atmosph rique comme le souhaitent des a roports fran ais ou trangers e de fournir un outil de param trage en temps r el des mod les tridimensionnels photo chimiques r gionaux ou continentaux comme le souhaitent quelques d partements de surveillance de la qualit de l air Ces demandes marginales au niveau national sont n anmoins tr s fortes sur le plan europ en Allemagne Espagne Italie ou international Canada USA Japon De ce fait plusieurs entreprises fran aises ou trang res qui commercialisent des instruments de mesures ont engag de mani re autonome ou en collaboration avec des organismes de recherche le d veloppement de LIDAR lt a rosols gt commerciaux Certains instruments sont d j commercialis s d autres devraient l tre d ici fin 2004 4 PROGRAMMES DE RECHERCHE INERIS 4 1 RESUME DES PROGRAMMES DE RECHERCHE LIDAR DE L INERIS L INERIS a engag en 2003 un programme de recherche visant d velopper un LIDAR a rosols op rationnel Pour ce faire plusieurs voies sont explor es e D veloppement d un LIDAR multi longueurs d ondes UV IR permettant la caract risation en simultan des gaz et des particules Cet instrument serait ensuite coupl avec des outils de mod lisation inverses afin de r aliser une caract risation des
25. partir de profils LIDAR en utilisant une distribution de taille tabul e Pour pallier cette limitation nous avons alors d velopp une m thodologie de caract risation des a rosols par technique LIDAR multispectrale associ e des algorithmes g n tiques sp cifiques Outre la mise en place de l algorithme et sa justification math matique une tude de faisabilit a notamment t men e sur des distributions de taille tabul es On a notamment valu la r ponse de cet algorithme pour deux distributions de taille caract ristiques en utilisant pour ce faire des signaux LIDAR th oriques Les r sultats obtenus pour ces deux types de distribution sont pr sent s sur les deux figures ci dessous On a ainsi montr qu en utilisant un LIDAR multispectral fond sur 4 longueurs d onde on pouvait alors recouvrer des distributions de taille tr s proches de celles tabul es o AG Retrival correspond la solution fournie par l algorithme g n tique 37 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 2 0E 2 10F2 1 BE b Chiginal r Original AN sea GA reseval AGretrival y 10F33 GE I i L z SES ET T E i g 1 0E4 k 407 E i z 3 163 I 1 0E 5 201 LE T 0 0 500 0 1000 0 15000 2000 0 2500 0 3000 0 1 Kil ine Wd 30 Radius nm Sadus nm R sultats de lalgorithme g n tique sur a distribution de taille r elle mesur e Lyon B distribution tabul e type Remote Cont
26. physiques diff rents et notamment une diminution avec l altitude de ce param tre Or un param tre micro physique de l ordre de 15 16 est caract ristique de d un a rosol urbain tandis qu un param tre de l ordre de 19 peut tre associ des particules plus grosses ou plus humides Cet exemple permet alors de montrer qu il existe une stratification verticale des a rosols avec des particules tr s vraisemblablement humides en dessous de 200 m et des particules de types urbaines au dessus de 400 500 m Il s agit l encore de r sultats pr liminaires qui devront tre coupl s avec d autres instruments et notamment l avion METAIR dans le cadre de ce programme INTERREG N anmoins cette campagne de mesures a permis de d montrer le rendu op rationnel des LIDAR gaz et leur apport essentiel dans la documentation de la basse troposph re lorsqu ils sont coupl s des analyseurs ponctuels 29 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr SYNTHESE ANNUELLE SUR L UTILISATION DES INSTRUMENTS lt A LONG TRAJET OPTIQUE gt DE TYPE LIDAR 1 UTILISATION DES LIDAR EN FRANCE 1 1 CAMPAGNES REALISEES PAR L INERIS Deux campagnes de mesures LIDAR ont t r alis es par l INERIS au cours de l ann e 2003 en collaboration avec les AASQA e la campagne INTERREG Illu coordonn e par l APSA et d crite pr c demment o l INERIS a fourni des mesures lidar de mani re automatique sur l ensemble de la p riode de mesure
27. pr sentes ainsi qu une valuation de la concentration en fonction de l altitude charge en a rosols L id e consiste d finir un param tre micro physique G z0 de mani re reproduire tr s exactement le signal LIDAR initial Pour cela on suppose que l atmosph re est homog ne et que G z0 ne d pend pas de l altitude De m me une valuation de la concentration en particules est fournie par R z qui correspond au rapport de r tro diffusion globale mol culaire et particulaire 28 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr L utilisation de cet algorithme sur les signaux LIDAR enregistr s durant la nuit du 31 mai a permis de tirer les premi res constatations suivantes e il n existe pas un unique param tre micro physique G zo permettant de reproduire l ensemble du signal mais il en existe plusieurs 1 diff rent pour chaque couche atmosph rique qui permettent une reconstruction par morceaux de ce signal LIDAR e l atmosph re libre est tr s peu charg e en particules car Le rapport R zo en atmosph re libre est de l ordre de 1 01 1 04 1 4 de la r tro diffusion atmosph rique est due aux particules en atmosph re libre e proximit imm diate du sol l action des particules est aussi importante que celle des mol cules car le rapport de r tro diffusion R z devient proche de 2 Ainsi on observe durant cette nuit du 31 mai des couches atmosph riques caract ris es par des param tres micro
28. r ouverture du tunnel du Mont Blanc En effet la vall e de Chamonix poss de une configuration optimale de modulation de trafic La fermeture du tunnel du Mont Blanc a entra n une chute tr s importante du flux de v hicules circulant dans la vall e Par exemple le trafic quotidien des poids lourds tait de 2 500 PL par jour avant sa fermeture Par ailleurs sa r ouverture a t effectu e en plusieurs tapes uniquement les VP VL puis galement les PL ayant un faible tonnage puis l ensemble des PL en alternance et enfin les PL sans politique d alternance N anmoins cette r ouverture en plusieurs tapes ne nous a pas permis de remplir nos objectifs en 2002 Nous avons donc r alis une seconde campagne dans le cadre du programme LCSQA en collaboration avec l tude POVA qui visait quantifier l action d une modulation de trafic sur la qualit de l air dans les vall es de Chamonix et de la Maurienne 5 DESCRIPTION DE LA CAMPAGNE DE MESURES Notre DOAS qui tait install au dessus de la nationale N205 permettant d acc der Chamonix et au tunnel du Mont Blanc a fonctionn de janvier mai 2002 puis de janvier mars 2003 Il tait coupl des analyseurs ponctuels install s en diff rents points le long de cette route Les polluants suivis taient l Ozone le NO le NO le SO avec un trajet optique de 158 m optimis pour le suivi du polluant NO Compte tenu de ce trajet optique tr s court et
29. r sultats obtenus par son mini LIDAR et les r sultats issus du mod le CHIMERE Pour ce faire les concentrations en a rosols fournies par le mod le ont t converties en grandeurs optiques coefficient d extinction ou de r trodiffusion par un code de diffusion de Mie Les premiers r sultats sont satisfaisants et soulignent les limites de chacun limitation intrins que de la vis e Lidar verticale au voisinage de la surface existence d une zone aveugle et d un facteur g om trique non prise en compte de couches d a rosols transport es sur de grandes distances pour CHIMERE Cette premi re comparaison a t effectu e sur quelques cas pour montrer que les informations taient concordantes avec les limitations voqu es pr c demment Cet essai de couplage LIDAR Mod le a donc permis de montrer l apport essentiel du LIDAR dans la mod lisation de la dynamique atmosph rique et du bilan radiatif global 30 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 1 3 BILAN D UTILISATION DU LIDAR COPARLY EXTRAIT DU RAPPORT COPARLY COPARLY est sur le point de finaliser un document de synth se visant effectuer un bilan g n ral de l utilisation de son LIDAR depuis son acquisition en 1999 II devrait notamment mettre en vidence la difficult d utilisation de leur appareil compte tenu de la n cessaire pr sence de moyens humains qualifi s lors de campagnes de mesures En effet les caract ristiques technologiques de l instrumen
30. satellites utilisent la technologie LIDAR afin d valuer la transmission atmosph rique et donc la charge en a rosols pr sents Si la qualit des donn es obtenues est tr s bonne en haute altitude elle se d grade fortement en basse troposph re Le CEA souhaite donc r aliser un LIDAR a rosols identique ceux instrumentant les satellites permettant de documenter la basse troposph re et obtenir ainsi par couplage une information compl te de la charge en a rosols et de sa stratification verticale sur toute la colonne atmosph rique 1 Chazette et al lt 3D survey of pollution during winter in Chamonix from an ULA gt NAI IPSL 2003 31 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Ce d veloppement qui devrait s effectuer en collaboration avec l INERIS permettra la conception d un LIDAR op rationnel commun permettant le suivi en continu de la stratification de la basse troposph re Par ailleurs une collaboration a t r alis e avec l INERIS lors de la campagne POVA visant obtenir par un couplage entre les deux LIDAR pr sents une information quantitative sur les a rosols atmosph riques dans les vall es de la Maurienne et de Chamonix En effet un couplage entre le LIDAR INERIS fonctionnant dans le domaine UV et le LIDAR de Patrick Chazette CEA fonctionnant dans l IR pourrait permettre d acc der une information quantitative sur la spatialisation des a rosols savoir la granulom trie et la masse r
31. solue dans l espace et le temps Les longueurs d ondes utilis es dans UV 266 280 310 390 nm dans le visible 532 nm et dans l IR 1064 nm permettraient ainsi de diff rencier les particules sub microniques qui sont les plus importantes sur la vall e de la Maurienne Il est donc apparu judicieux lors de la campagne POVA de placer les deux LIDAR en un m me point ce qui permettrait d obtenir ainsi en simultan une information tridimensionnelle des gaz et des particules pr sentes sous r serve que les algorithmes le permettent Un tel couplage devrait alors permettre d apporter des informations de toute premi re importance sur la r partition spatiale du rapport gaz particules comme support de compr hension de sa spatialisation en pr sence d un fort trafic et d une dynamique de vall e mais aussi comme instrument de param trage d outils de mod lisation Les donn es obtenues lors de cette campagne sont en cours de traitement mais des r sultats prometteurs ont dore et d j t obtenu Ils sont d taill s dans les paragraphes sp cifiques traitant du programme de recherche INERIS sur le LIDAR a rosols 2 2 TUDES ENGAGEES PAR LE LASIM UCB LYon1 Ce groupe est sp cialis dans la caract risation tridimensionnelle de l atmosph re Les r sultats obtenus au cours de ces dix derni res ann es ont ainsi permis d acc der des outils op rationnels fournissant des informations de toutes premi res importances su
32. 0 NO analyseurs H tel NO2 analyseurs H tel 350 7 No DOAS Hall Central No2 DOAS Hall Central 300 4 250 4 200 4 150 4 Concentration en 1g m3 100 4 50 4 A ph he et rF 29 12 02 0 00 29 12 02 12 00 30 12 02 0 00 q VANE 1 30 12 02 12 00 31 12 02 0 00 31 12 02 12 00 Date exemple de donn es NO et NO obtenues par l analyseur NOx install sur le toit de l h tel Sofitel au centre de l a rogare et par le DOAS install sur le toit du hall central proximit des avions lors de leurs phases de chargement d chargement des passagers 9 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Nous avons ensuite valu la coh rence des donn es DOAS avec les mesures obtenues par les analyseurs ponctuels Ainsi sur la base des deux exemples ci avant et ci apr s qui mettent en correspondance les donn es du DOAS SANOA avec des analyseurs ponctuels install s proximit nous avons obtenu des concentrations moyennes tr s peu diff rentes la nuit en situation d homog n it atmosph rique et en absence de trafic La mise en comparaison des mesures DOAS avec des r sultats obtenus par des analyseurs ponctuels a permis galement de confirmer la validit des donn es du DOAS SANOA notamment pour les polluants Ozone NO2 NO o nous avons obtenu les coefficients de corr lations sup rieurs 0 9 en donn es horaires sur l ensemble de la campagne de
33. 910 EFr il permet d viter la mise en d faut de la lampe en cas de microcoupure et donc la n cessit d une intervention humaine pour sa remise en service il permet de prot ger l alimentation et la lampe d arr ts intempestifs pouvant entra ner l apparition d humidit et donc leur d t rioration lors de la remise en service il permet d viter tout arr t brutal de l ordinateur de contr le qui n cessite dans certaines configurations logiciels une intervention humaine pour sa remise en service il permet enfin d viter une perte de contr le du r cepteur et donc la n cessit d effectuer un r alignement g n ral de l appareil Le co t d un onduleur standard qui est de l ordre de 150 euros est tr s largement inf rieur au co t d une lampe ou d une alimentation 1 3 TRAJET OPTIQUE OPTIMISE EN FONCTION DU POLLUANT MESURE On privil giera un trajet optique de 150 250 m pour la surveillance des polluants NO NO Ozone SO En revanche on choisira un trajet optique de 300 400 m pour la surveillance des polluants NO2 SO Ozone Benz ne et Tolu ne D une mani re g n rale on retiendra que la mesure du NO du SO et de l Ozone peut tre effectu e pour des trajets optiques courts 150 m ou long 400 m N anmoins l incertitude associ e est d autant plus faible que le trajet est long De m me la mesure du NO n cessite un trajet court forte att nuation du sign
34. A DESCRIPTION DES ECHANGES VERTICAUX Nous avons compar les donn es LIDAR avec des analyseurs d Ozone ponctuels install s sur le site de mesures Nous avons ainsi confirm la qualit des donn es LIDAR bien que cette comparaison reste d licate r aliser du fait de la non colocalisation des mesures en atmosph re fortement stratifi e 26 concentrations ug m3 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr comparaison des concentrations en ozone donn es par les analyseurs et le profileur diff rentes altitudes pour la journ e du 31 mai 180 I O3 450m l l 03 600m 160 I I l 03 840m O8 lig air I Lis x O3 Icsr l 120 l 100 l l 80 l l 60 l 40 I l 20 31 5 03 0 00 31 5 03 3 00 31 5 03 6 00 31 5 03 9 00 31 5 03 31 5 03 31 5 03 31 5 03 1 6 03 0 00 12 00 15 00 18 00 21 00 temps heure locale Couplage LIDAR Analyseur pour la journ e du 31 mai 2003 INTERREG site de Rossfeld L exemple ci dessus permet de mettre en vidence la compl mentarit entre des mesures LIDAR et des mesures au sol dans la compr hension de la dynamique de l ozone Zone 1 On observe une relative homog n it verticale de l atmosph re en p riode nocturne avec des concentrations au sol identiques celles obtenues 800 m d altitude Ce r sultat obtenu en zone rurale donc sans mission locale de NO permet de d finir les niveaux de fonds pr sents ce jour sur le dom
35. ABILIT D UNE CARACTERISATION DES AEROSOLS Enfin nous avons effectu un essai de caract risation des a rosols par LIDAR en utilisant les algorithmes d velopp s dans nos programmes de recherches L objectif tait de montrer que cet instrument permettait galement de fournir une premi re valuation de la r partition verticale du param tre micro physique des a rosols pr sents et notamment de tenter de fournir un ou des l ments de r ponse la question suivante la r partition verticale des a rosols est elle homog ne en masse en taille et en composition physique L instrument utilis ne permettait pas de r pondre cette question mais devait permettre de pr ciser les ventuelles variations avec l altitude de G z param tre traduisant les propri t s micro physiques des particules o toute variation de G z pouvait traduire une variation en taille ou en composition chimique sans pour autant qu une diff rentiation entre ces deux caract ristiques soit r alisable Signal LIDAR initial le 31 mai OH Profil vertical de charge en a rosols Recouvrement du sol 200 m g Zo 19 Ro 1 03 Recouvrement de 200 m 400 m g zo 16 5 Ro 1 01 Recouvrement de 400 m 500 m g Zo 16 Ro 1 04 Exemple de caract risation des a rosols le 31 mai 0H L exemple ci dessus utilise un algorithme sp cifique permettant de calculer l volution verticale du param tre micro physique des particules
36. E DE MESURES 24 3 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 25 3 1 MISE A DISPOSITION DE L ENSEMBLE DES DONNEES 25 3 2 TAUX DE FONCTIONNEMENT RENDU OPERATIONNEL 26 3 3 COUPLAGE LIDAR ANALYSEURS POUR LA DESCRIPTION DES ECHANGES VERTICAUX 26 3 4 FAISABILITE D UNE CARACTERISATION DES AEROSOLS 28 SYNTHESE ANNUELLE SUR L UTILISATION DES INSTRUMENTS lt A LONG TRAJET OPTIQUE DE TYPE LIDAR 30 1 UTILISATION DES LIDAR EN FRANCE 30 1 1 CAMPAGNES REALISEES PAR L INERIS 30 1 2 CAMPAGNES REALISEES PAR D AUTRES LABORATOIRES DE RECHERCHE 30 1 3 BILAN D UTILISATION DU LIDAR COPARLY EXTRAIT DU RAPPORT COPARLY 31 2 VEILLE SCIENTIFIQUE TECHNOLOGIQUE NATIONALE 31 2 1 TUDES ENGAGEES PAR LE CEA LSCE 31 2 2 TUDES ENGAGEES PAR LE LASIM UCB LYON1 32 2 3 TUDES ENGAGEES PAR L INERIS 33 2 4 TUDES COMMUNES ENGAGEES PAR L IPSL SA ET LE LMD 33 2 5 TUDES ENGAGEES PAR LE LPCA ULCO 34 3 TRANSFERT DE PROCEDES ET COMMERCIALISATION 35 4 PROGRAMMES DE RECHERCHE INERIS 35 4 1 RESUME DES PROGRAMMES DE RECHERCHE LIDAR DE L INERIS 35 4 2 LIDAR APPLIQUE A LA CARACTERISATION DES AEROSOLS 36 4 2 1 Synth se g n rale 37 4 2 2 Perspectives court terme 39 LISTE DES ANNEXES 40 ANNEXE A CAMPAGNE DOAS SUR L AEROPORT DE LYON ST EXUPER Y 41 ANNEXE B CAMPAGNE DOAS D ETUDE D IMPACT D UNE MODULATION DE TRAFIC CHAMONIX 2002 2003 42 ANNEXE C CAMPAGNE LIDAR INTERREG Iu STRASBOURG 2003 43 ANNEXE D COMPTE RENDU D ACTIVITE DU LMD ANNEE 2003 44
37. O l INERIS d veloppe actuellement des cellules scell es basses pressions qui devraient tr s prochainement faciliter ce calibrage sur site Elles permettront de remplacer l utilisation de cylindres hautes pressions mais n autoriseront dans un premier temps qu un calibrage en 1 point de l instrument Une fois leur rendu op rationnel optimis elles pourraient ensuite tre r alis es en plusieurs exemplaires afin d acc der un calibrage multi points des DOAS e BTEX dans l attente d une solution ais e mettre en place un calibrage sur site par cylindres haute teneur et haute pression devra tre r alis 21 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr e Dans l hypoth se o ce calibrage sur site ne peut tre r alis i est important d instrumenter le site avec des analyseurs ponctuels afin que puissent tre compar es les donn es obtenues en p riode d homog n it atmosph rique gt Durant la campagne e Effectuer une surveillance du taux de lumi re de l instrument afin de v rifier l alignement g n ral du syst me et le vieillissement de la lampe En effet une chute importante du taux de lumi re peut affecter la qualit des donn es pour les polluants NO NO et BTEX notamment lorsque l intensit re ue devient inf rieure 20 e Dans l hypoth se o cette campagne est r alis e sur plusieurs mois il est conseill de r aliser un calibrage sur site en 1 point en cours de c
38. R comme instruments de param trage et de validation des mod les tridimensionnels multi chelles On citera par exemple les actions engag es dans la validation des sorties de mod les continentaux pour les polluants O3 NO et les particules ou bien encore la localisation des missions diffuses qui vise utiliser des donn es LIDAR pour le param trage d un mod le inverse sp cifique INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr CAMPAGNE DOAS SUR LA ZONE AEROPORTUAIRE DE LYON SAINT EXUPERY 1 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS L INERIS dans le cadre de sa mission d assistance aupr s des AASQA avait programm la r alisation d une campagne DOAS sur zone a roportuaire avec pour objectif principal de d montrer la faisabilit d une surveillance int gr e et son utilit dans la quantification de l impact environnemental d un metteur h t rog ne ayant une large extension spatiale Par ailleurs dans le cadre de la mise en place de PISO 14000 relative la prise en compte de l impact environnemental l A roport Lyon Saint Exup ry adh re l association de surveillance de la qualit de l air COPARLY Dans ce cadre l A roport Lyon Saint Exup ry a souhait engager en partenariat avec COPARLY une vaste tude sur la qualit de l air en 2001 2002 qui concerne la fois le recensement des missions et la surveillance de la qualit de l air ambiant Ce projet devrait permettre l a roport de quantifie
39. Spectrale qui est en cours de r alisation l INSU avec le soutien du groupe du SA pour remplacer terme le Lidar a roport LEANDRE I Pour ce qui concerne les activit s en cours et futures il est envisag si des moyens financiers sont d gag s 1 d avancer la r alisation et les tests atmosph riques du Lidar DIAL Doppler CO pr sent ci dessus 2 de d velopper un Lidar a rosols d di la couche limite urbaine CLU dont la capacit de mesure couvrirait la gamme 10 m 3 km 3 de d velopper un Lidar vent con u autour des technologies t l communications pour les applications CLA et CLU d une part et la mesure de courant de surface des cours d eau pour les applications hydrologiques d autre part 2 5 TUDES ENGAGEES PAR LE LPCA ULCO Ce groupe coordonn par le professeur R Bocquet a fait l acquisition en 2001 d un LIDAR DIAL 510M commercialis par la soci t ELIGHT LASER SYSTEM GmbH qui permet la caract risation tridimensionnelle des polluants atmosph riques Os NO2 SO et BTEX Cet instrument a notamment particip la campagne ESCOMPTE en remplacement du LIDAR INERIS Les activit s de ce groupe ne concernent pas sp cifiquement la technique LIDAR mais s int ressent plus globalement au d veloppement d outils de mesures de polluants gazeux atmosph riques Dans le cadre des activit s LIDAR des tudes ont t engag es en collaboration avec le LA Toulouse l INERIS et lIPSL
40. aine Zone 2 On observe galement une tr s bonne ad quation entre les donn es au sol et celles en altitude lorsque les ph nom nes convectifs se mettent en place et engendre une relative homog n it verticale de la concentration pour des altitudes l int rieure la couche limite atmosph rique L tude des carts entre les donn es au sol et celles obtenues en altitude permet galement de quantifier la stratification verticale pr sente et l tendue spatiale de ces changes verticaux En effet on observe une diminution constante de la concentration avec l altitude qui permet alors de quantifier l impact vertical des mouvements convectifs pr sents durant cette p riode Zone 3 On observe l apparition d un cart entre les concentrations au sol et celles obtenues en altitude et notamment basse altitude 450 m cons cutif un passage nuageux limitant les effets convectifs Zone 4 on a une stabilisation de la stratification atmosph rique avec la persistance d une photo chimie au sol durant quelques heures qui ne peut tre r alis e en altitude faute de pr curseurs port s par ces effets convectifs 27 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Ainsi cet exemple choisi compte tenu de la complexit des ph nom nes pr sents durant cette journ e permet de confirmer l apport essentiel du couplage LIDAR Analyseur dans la compr hension de la dynamique de l ozone et des changes verticaux 3 4 FAIS
41. air avec pour objectif principal d appr hender la faisabilit d une surveillance long terme de la concentration en ozone du sol la troposph re libre comme outil de param trage et instrument de validation de mod les tridimensionnels Apr s enqu te aupr s des AASQA et en concertation avec le MEDD et l ADEME il a t d cid de participer la campagne INTERREG Iu coordonn e par l ASPA Le projet INTERREG NI est la poursuite d un programme engag depuis plusieurs ann es sur la connaissance des effets trans fronti res et leur mod lisation Dans ce cadre il s agissait de construire une base de donn es tridimensionnelle devant servir d outils de param trage et d instrument de validation d un mod le photochimique sp cifique du domaine d tude En effet l utilisation de donn es de pollution et de m t o issues de campagnes r alis es dans d autres zones g ographiques n aurait pas r pondu au contexte local car elles doivent permettre de v rifier le comportement des mod les appliqu s lors de la campagne de valider apr s optimisation des mod les les r sultats obtenus pendant la POI P riode d Observation Intensive de concevoir des sc narios alternatifs r duction des missions La campagne INTERREG Illu intitul e lt Syst me commun d valuation et d information sur la qualit de lair dans l espace du Rhin sup rieur gt a t organis e par l ASPA Assoc
42. ais que cette technique n cessite d tre optimis e et que son caract re op rationnel doit encore tre am lior En effet op rationnel pour l O en utilisant un calibrateur haute teneur elle devient d licate pour les autres polluants car elle n cessite des cylindres haute teneur et haute pression 15 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 6 2 COUPLAGE DOAS ANALYSEUR APPLIQUE A LA CARACTERISATION DE LA DISPERSION D UNE EMISSION LINEIQUE Une fois d montr e la qualit des donn es DOAS nous avons valu la compl mentarit des instruments DOAS avec des analyseurs ponctuels Nous avons ainsi mis en vidence que le couplage entre un DOAS et un analyseur permettait de quantifier les facteurs de dispersion d une mission ponctuelle ou lin ique et donc la stabilit atmosph rique param tre fondamental dans la description de la dispersion atmosph rique et de l impact local des metteurs Nous avons galement d montr que si cette compl mentarit est fondamentale pour les polluants NO et NO qui poss dent une forte h t rog n it atmosph rique elle n est pas n cessairement utile pour le polluant Ozone o les valeurs mesur es par les deux instruments sont g n ralement quivalentes En tudiant plus en d tail cette compl mentarit DOAS Analyseur pour le polluant NO nous avons ainsi pu quantifier l apport de ce couplage dans la compr hension de la stabilit atmosph rique et l effet d une mission
43. al car l analyse est effectu e sur un domaine spectral tr s att nu car situ vers 210 nm A contrario la mesure du benz ne ou du tolu ne n cessite des trajets longs grande int gration spatiale compte tenu de leur faible absorption des rayonnements issus de la lampe On constate donc l impossibilit d une surveillance en simultan des polluants NO et BTEX car ils n cessitent des trajets optiques tr s diff rents Cette contrainte peut n anmoins tre contourn e en utilisant deux sites metteurs car la plupart des DOAS motoris s autorisent la mesure successive sur plusieurs trajets optiques 1 4 STABILITE MECANIQUE DU SITE EMETTEUR Il est crucial de veiller garantir une stabilit compl te de l metteur En effet toute variation thermique ou m canique entra nant une d formation du support de l ordre de 1 mm se traduit par une d viation du faisceau lumineux de plusieurs dizaines de cm 300 m induisant une perte totale du signal Ainsi par exemple des installations au sommet de pyl nes lectriques ou d clairage ou sur des b timents ayant une armature m tallique sont proscrire On devra galement veiller ce que les fondations soient en zone hors gel savoir une profondeur de 80 150 cm suivant les r gions En effet le premier site metteur retenu Chamonix tait une dalle de 2 tonnes install e une profondeur de 80 cm Or cette dalle a subi des variations m caniques de plus
44. alyseurs a montr que le calibrage effectu lors des essais de r ception du DOAS 2000 TEI ne correspondent plus la configuration actuelle de l appareil Or les coefficients de lin arit qu il faudrait appliquer ces deux instruments sont lev s ce qui nous semble tr s excessif et pourrait traduire un dysfonctionnement interne Nous conseillons donc aux deux constructeurs respectifs d engager une tude visant confirmer la stabilit de leurs appareils ainsi qu tudier l origine de telles courbes de lin arit 3 3 SPATIALISATION DES POLLUANTS GAZEUX ET CORRELATION AVEC L ACTIVITE AEROPORTUAIRE 3 3 1 Spatialisation sur la zone de transfert de passagers A la suite de ce contr le qualit des donn es nous avons dans un premier temps mis en comparaison les donn es de trafic en zone de chargement d chargement avec le DOAS install sur le hall central Ce DOAS int grait en effet 6 postes d acc s 3 portes auxquels venaient se relier les avions lors des op rations de chargement ou d chargement des passagers Les mesures DOAS obtenues pour le polluant NO taient tr s fortement corr l es l activit a roportuaire sur cette zone caract ris e par de rapides et importantes fluctuations diurnes d une amplitude de l ordre de 300 vis vis du niveau de fond notamment dans les tranches horaires 5h 9h et 16h 19h De m me nous avons montr que les concentrations en NO pr sentes au niveau du
45. ampagne 2 4 COUPLAGE DOAS ANALYSEURS Nous avons constat que le couplage des mesures du DOAS avec les analyseurs permettait d augmenter le degr d information d une grandeur physique tel que par exemple le facteur de dispersion d une mission lin ique ou ponctuelle en fonction des conditions m t orologiques N anmoins on a galement montr que la mesure d ozone tait identique sur les deux appareils et que si elle permettait de confirmer la qualit des donn es DOAS elle tait redondante avec la mesure ponctuelle notamment en p riode hivernale Ce retour d exp rience nous permet donc de d finir le degr de compl mentarit qui existe entre des mesures DOAS et des mesures ponctuelles en fonction du type d tude effectu 2 4 1 tude de trafic ou tude en zone urbaine ou p ri urbaine Nous avons constat une correspondance exacte des mesures Os et SO soulignant ainsi la qualit des donn es DOAS mais galement la redondance de ces instruments N anmoins il est souligner que les tudes sur Chamonix ou l A roport de Lyon St Exup ry ont t r alis es en p riode hivernale donc en absence de fortes concentrations en Os Par ailleurs nous avons constat des dynamiques tr s diff rentes entre les instruments pour les polluants NO et NO soulignant ainsi la compl mentarit de ces mesures En effet nous avons mis en vidence que de tels couplages DOAS analyseurs permettaient alors de me
46. ans diff rents porteurs y compris un avion US la demande de scientifiques am ricains Diff rents Lidars op rant partir du sol ont t d velopp s comme pr curseurs des Lidar a roport s mentionn s ci dessus c est le cas pour le Lidar nuages a rosols du SIRTA et le Lidar Vent Transportable mis en uvre avec WIND pendant la campagne ESCOMPTE en 2002 Plus r cemment le Lidar Doppler h t rodyne qui a t d velopp par le SA est en cours d adaptation pour effectuer des mesures simultan es de vitesse et de gaz CO par la m thode DIAL Ce prototype met sur la bande spectrale centr e 2um Il est aussi envisag de d velopper un prototype mettant 1 5 um qui utiliserait les composants d velopp s dans le cadre des t l communications optiques Les d veloppements instrumentaux conduits en laboratoire sont tr s compl mentaires de l tude conduite pour l ASE en vue d application partir de l espace Ces Lidars permettrait de fournir une information de tout premier ordre dans l tude de la dynamique grande chelle et des changements climatiques Parmi les r alisations r centes on peut aussi citer la Station d Observation Transportable Mini Lidar et radiom tres gt d velopp e par le LMD Cette station est con ue pour tre transport e dans un v hicule de location ordinaire sans qu il soit n cessaire de mobiliser un v hicule sp cialis De m me on peut citer le Lidar Haute 44
47. de 5 cm au cours des p riodes de gel d gel entra nant de ce fait une perte totale de l alignement 19 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 1 5 TAUX D ABSORPTION DU TRAJET OPTIQUE Il convient de s assurer de l absence de feuillage ou branchage le long du faisceau car ils d t riorent fortement le rapport signal bruit et donc la qualit des mesures En effet lors du printemps nous avons eu une d t rioration de la qualit des mesures NO car des feuillages masquaient pisodiquement le trajet du faisceau Dans ce cas le taux de lumi re collect e devient r duit et peut entra ner une perte partielle de donn es 1 6 ACCES AUX SITES EMETTEUR ET RECEPTEUR Il est important de pouvoir acc der occasionnellement l metteur pour des actions de r glage focalisation alignement ou de maintenance changement de la lampe A titre d exemple durant les trois campagnes DOAS r alis es nous sommes intervenus sur le site metteur durant la premi re semaine de mesure puis occasionnellement 4 fois durant la campagne raison d une fois par mois Ces interventions ont t effectu es principalement la nuit afin de v rifier l alignement De m me un acc s tr s occasionnel est pr voir au niveau du r cepteur notamment pour le calibrage sur site de l instrument ou la v rification de son fonctionnement En revanche un acc s r gulier est n cessaire au poste de contr le du DOAS qui peut tre d port de 50 m v
48. des limites de d tection instrumentales dans cette configuration les r sultats obtenus sur les polluants Benz ne et Tolu ne ont t associ s des incertitudes trop lev es pour tre utilisables dans le cadre de cette tude Les conditions m t orologiques tr s rudes propres la vall e de Chamonix ont engendr de tr s nombreuses contraintes d installation et d utilisation de notre DOAS Mises en vidence durant l hiver 2002 elles nous ont permis d obtenir un retour d exp rience important sur l installation d un DOAS et nous ont permis d acc der une tr s bonne qualit des donn es lors de la seconde campagne DOAS r alis e durant l hiver 2003 mais galement lors de la campagne DOAS r alis e sur l a roport de Lyon Saint Exup ry durant l hiver 2003 d crite pr c demment 13 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Vers les Houches J o 2002 PS t p3 DOAS R cepteur Vers Chamonix z 2 P r r Les Bossons D w sol pee Vue g n rale du site de mesures Chamonix 6 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 6 1 RENDU OPERATIONNEL DES DOAS EN CAMPAGNES DE MESURES Apr s nous avoir permis de mettre en vidence les principales contraintes li es l installation et l exploitation d instruments de type DOAS dans le cadre de campagnes de mesures cette tude a permis de montrer qu un respect scrupuleux de ces contra
49. e d instrument INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr La campagne INTERREG IIu s est d roul e du 12 mai au 15 juin 2003 sur la r gion de Strasbourg o l INERIS a mis disposition un LIDAR profiler d ozone vertical Outre la fourniture de donn es en continu durant l ensemble de la p riode de mesure cette campagne a permis de confirmer le caract re op rationnel de ces nouveaux LIDAR qui autorisent des mesures autonomes sur de longues p riodes En effet cet instrument a fonctionn en automatique avec une excellente disponibilit des mesures durant 3 semaines fournissant des profils verticaux du sol la troposph re libre de concentration en ozone et d extinction atmosph rique avec une int gration spatiale d environ 50 m et une int gration temporelle de 10 minutes Les r sultats obtenus ont permis de mettre en vidence l influence des changes verticaux atmosph riques dans l apparition d un pisode de pollution l ozone mais galement l effet d un panache urbain dans une zone rurale sous le vent La veille scientifique et technologique effectu e sur les instruments de type LIDAR a permis de mettre en vidence leur caract re op rationnel pour les polluants gazeux mais galement la volont de nombreuses quipes de recherche d velopper des LIDAR a rosols gt faible co t Ce type d instrument ne permet pas une quantification des particules atmosph riques mais utilise leurs propri t s
50. en situation neigeuse et taux de donn es valid es de 93 pour les polluants NO NO2 SO Os Les r sultats obtenus pour les BTX n ont pas t valid s le calibrage de l appareil pour ces polluants n ayant pu tre r alis compte tenu de contraintes de s curit Nous attendons ainsi beaucoup de l apport du calibrage par cellules scell es concernant ces polluants notamment sur des sites o les contraintes de s curit ou de s ret sont importantes N anmoins malgr cette absence de calibrage les r sultats obtenus pour le benz ne semblent acceptables comme le montre la comparaison avec les tubes passifs et les canisters d crites dans les paragraphes suivants INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr e DOAS OPSIS AMPASEL Taux de fonctionnement proche de 90 pour le polluant NO2 En revanche un dysfonctionnement sur cet appareil d taill dans les rapports INERIS DRC 03 45795 AIRE 652 EFR et INERIS DRC 03 45795 AIRE 655 EFR ne nous a pas permis d effectuer la mesure des polluants SO et Os spectrom tre d analyse endommag par l humidit stockage durant plusieurs trimestres hors tension entra nant un span sup rieur 2 et un offset d environ 300 ppb sur les polluants SO et Os e DOAS 2000 COPARLY Taux de fonctionnement de 73 pour les polluants NO SO Os Par ailleurs un suivi des BTX fut effectu afin de permettre au constructeur TEI d acc der un retour d exp rience sur la faisabilit d
51. iation pour la Surveillance et l tude de la Pollution Atmosph rique en Alsace R alis e du 19 mai au 16 juin 2003 elle a regroup 30 quipes annexe 1 et a permis de constituer une base de donn es pour la zone du Rhin sup rieur Ce projet a t le fruit d une collaboration technique entre les structures de surveillance de Bade Wurtemberg UMEOG de B le LHA et d Alsace ASPA Les financements ont t assur s par ces trois structures de surveillance avec le concours de l Union Europ enne de l ADEME et enfin de la R gion Alsace L INERIS est intervenu dans le cadre de sa mission d assistance aux AASQA en instrumentant un des diff rents sites de mesures d un LIDAR Ozone fonctionnant en continu durant la p riode d tude L intervention effectu e et les r sultats obtenus lors de cette campagne devaient fournir galement un retour d exp rience important sur la qualit des donn es escompt es et sur la faisabilit d une surveillance automatique de la structure atmosph rique et sa dynamique 23 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 2 DESCRIPTION DE LA CAMPAGNE DE MESURES O Bases sp cifiques R seau de mesure permanent E F Sites moyens mobiles SABRE EC EEEEEC B sal LE TRC RE En i Den ESP E HMT M Instrumentation du domaine d tude campagne t 2003 source ASPA Les moyens utilis s lors de cette campagne ont t les suivants les r seaux
52. inental N anmoins ce premier test de faisabilit de recouvrement de la distribution de taille utilisait des donn es LIDAR th oriques Afin de confirmer son caract re op rationnel et d en d finir ses limitations principales nous avons souhait effectuer une campagne de validation utilisant comme donn es d entr e des signaux LIDAR r els Mais avant d engager le d veloppement co teux d un tel LIDAR multi longueurs d ondes UV IR nous avons d cid de coupler deux LIDAR fonctionnant respectivement dans les domaines UV et visible IR Pour ce faire nous avons particip durant l t 2003 la campagne POVA Pollution des Vall es Alpines coordonn e par le r seau de surveillance AIRAPS et le Laboratoire de Glaciologie de Grenoble LGGE Nous avions choisi de colocaliser notre LIDAR UV11 fonctionnant dans le domaine UV avec le LIDAR du LSCE CEA fonctionnant dans le domaine visible et IR Cette colocalisation doit alors nous permettre de coupler les mesures et d obtenir une premi re valuation du LIDAR multi longueurs d onde et permettre d alimenter ainsi l algorithme g n tique gt de caract risation de la distribution de taille des a rosols Bien que cette campagne soit en cours de traitement le rendu op rationnel de certains modules de algorithme g n tique nous a permis d obtenir quelques r sultats pr liminaires comme le montre l exemple ci apr s La figure de gauche pr sente le profi
53. intes permet d acc der des mesures DOAS de tr s bonne qualit avec des taux de fonctionnement optimis s Nous avons ainsi pu mettre en vidence la tr s bonne qualit des mesures NO NO et Ozone du DOAS et notamment la corr lation entre ces donn es et d autres obtenues par des techniques de mesures ponctuelles comme le montre les deux figures ci apr s 14 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 700 AirAPS NO Moy 1H eee INERIS NO Analyseur 600 f INERIS NO DOAS 158m Concentration en NO ug m3 200 l 100 T IE f I il k i j jj t o 42 t 15 01 08 16 01 03 17 01 03 18 01 03 19 01 03 20 01 08 21 01 03 22 01 03 23 01 03 24 01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Concentrations en NO obtenues par le DOAS et les deux analyseurs durant la campagne intensive hiver 2003 du programme de recherche POVA Courbe de corr lation DOAS Analyseur pour le polluant Ozone 100 00 90 00 e 80 00 70 00 4 60 00 Analyseur Ineris 1 1935 DOAS 0 4983 R 0 9304 Ozone Analyseur en ug m3 m 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 60 00 70 00 80 00 90 00 100 00 Ozone DOAS en ug m3 Corr lation DOAS Analyseur pour le polluant Ozone en donn es horaires Cette campagne a par ailleurs permis de montrer qu il tait concevable de r aliser des calibrages sur site m
54. is vis du site r cepteur dans le cas du DOAS SANOA et de 10 m dans le cas du DOAS OPSIS Pour le DOAS SANOA on conseillera galement de pr voir une mini cabine permettant l installation de l ordinateur de contr le sans pour autant qu elle soit climatis e En revanche le DOAS OPSIS n cessite une cabine climatis e On retiendra qu il reste n cessaire d acc der aux sites notamment en p riode nocturne 1 7 STABILITE DU SITE RECEPTEUR La stabilit m canique et thermique du r cepteur du DOAS SANOA est moins importante car il poss de un syst me de r alignement automatique N anmoins plus grande sera la stabilit du r cepteur meilleur sera le taux de donn es valid es Par ailleurs le r alignement automatique qui doit tre configur pr alablement entra ne une perte de donn es occasionnelle Il ne devra donc tre configur que si la stabilit du r cepteur n a pu tre optimis e A titre d information le r cepteur a t install Chamonix sur un balcon en bois donc avec une stabilit non optimis e Par ailleurs nous n avions pas programm de r alignement automatique N anmoins aucun d salignement du r cepteur n a t constat 1 8 ORIENTATION DU TRAJET OPTIQUE Quelque soit le DOAS consid r il convient d orienter si possible le trajet optique de mani re viter que le r cepteur regarde le soleil Le rayonnement solaire induit de fortes perturbations sur la mesu
55. l vertical de charge en a rosols savoir la variation relative de la quantit d a rosols avec l altitude et le temps Ce profil correspond ici non pas l extinction atmosph rique produite par les gaz et les particules mais la quantit r elle d a rosols pr sents on observe ainsi deux fois plus d a rosols dans cette couche qu au niveau du sol Par ailleurs le param trage de l algorithme indique qu en haute altitude on observe une tr s faible charge en a rosols situation typique d une masse d air en troposph re libre Il s agit d une premi re approche quantitative car elle fournit la variation relative verticale du taux d a rosols Au dessus de 2300 m asl troposph re libre o 1 de l extinction laser est due aux a rosols R 1 15 La charge en a rosols est donc celle couramment rencontr e en troposph re libre 38 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Entre 1700 et 2300 m couche fortement charg e en a rosols o l extinction est autant due aux a rosols qu aux mol cules R 2 On a 5 fois plus d a rosols dans cette couche qu en troposph re libre Au dessous de 1700 m asl couche deux fois moins charg e en a rosols R 1 5 que la couche 1700 2300m La charge en a rosols est caract ristique d un site de fond urbain MIKU 75 77 Lip B NE D 5 Msn del Take E su P E EREE ATE PERTO delle
56. nt ESCOMPTE 2002 Ces deux groupes sont par ailleurs impliqu s dans les programmes de LIDAR satellites du CNES et de l Agence Spatiale Europ enne CALIPSO charge utile lt nuages a rosols gt d velopp conjointement par le CNES et la NASA pour tre lanc en 2005 Lidar Vent OLUS ADM de l ASE pour tre lanc en 2007 Plus r cemment ils viennent de remporter l Appel d Offre ASE pour l tude d un Lidar DIAL pour la mesure du CO atmosph rique Ce Lidar pourrait tre embarqu sur satellite pour effectuer des observations en compl ment des mesures passives d j r alis es ou futures Plus r cemment le Lidar Doppler h t rodyne qui a t d velopp par le SA est en cours d adaptation pour effectuer des mesures simultan es de vitesse et de gaz CO par la m thode DIAL Ce prototype met sur la bande spectrale centr e 2um Il est aussi envisag de d velopper un prototype mettant 1 5 um qui utiliserait les composants d velopp s dans le cadre des t l communications optiques Les d veloppements instrumentaux conduits en laboratoire sont tr s compl mentaires de l tude conduite pour l ASE en vue d application partir de l espace Enfin parmi les r alisations r centes on peut aussi citer la Station d Observation Transportable Mini Lidar et radiom tres gt d velopp e par le LMD Cette station est con ue pour tre tr s mobile De m me on peut citer le Lidar Haute R solution
57. one de cette technologie nous avons constat quelques dysfonctionnements comme c est g n ralement le cas sur un appareil de technologie innovante N anmoins nous avons pu obtenir un taux de donn es utilisables d environ 80 sur l ensemble de la campagne de mesure environ 1 mois 3 2 1 1 Dysfonctionnements rencontr s Nous avons constat tr s rapidement des effets de condensation sur les parties optiques donc froides notamment en d but de matin e Nous tions en effet situ s sur une zone pr sentant un taux d humidit relative tr s souvent proche de 100 car situ e proximit du Rhin en zone inondable avec une nappe phr atique tr s peu profonde Or pour un tel taux d humidit un ph nom ne de condensation se cr e sur toutes les parties froides de l instrument et notamment l optique du laser Cela a entra n une perte de donn es occasionnelle le matin et en soir e Pour y rem dier nous avons d utiliser une grosse quantit de d shumidificateurs ainsi qu un syst me de chauffage Sans pour autant parvenir supprimer tout effet de condensation cela a permis de limiter le taux de perte de donn es Ce probl me a t responsable d environ 80 90 des pertes de donn es constat es sur l ensemble de cette campagne Par ailleurs nous avons d effectuer le traitement de donn es deux reprises suite un dysfonctionnement du logiciel de traitement r solu par la suite Ce double traitement
58. passagers 3 3 2 Influence de la dynamique m t orologique et du r gime moteur 3 3 3 Spatialisation des polluants BTEX CAMPAGNE DOAS D ETUDE D IMPACT D UNE MODULATION DE TRAFIC CHAMONIX 2002 2003 4 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS 5 DESCRIPTION DE LA CAMPAGNE DE MESURES 6 SYNTHESE DES RESULTATS OBTENUS 6 1 RENDU OPERATIONNEL DES DOAS EN CAMPAGNES DE MESURES 6 2 COUPLAGE DOAS ANALYSEUR APPLIQUE A LA CARACTERISATION DE LA DISPERSION D UNE EMISSION LINEIQUE CONTRAINTES D INSTALLATION ET D UTILISATION DES DOAS LORS DE CAMPAGNES DE MESURES 1 CONTRAINTES D INSTALLATION 1 1 MATERIEL NECESSAIRE A L INSTALLATION D UN DOAS 1 2 SERVITUDES ELECTRIQUES SUR LES SITES EMETTEUR ET RECEPTEUR 1 3 TRAJET OPTIQUE OPTIMISE EN FONCTION DU POLLUANT MESURE 1 4 STABILITE MECANIQUE DU SITE EMETTEUR 1 5 TAUX D ABSORPTION DU TRAJET OPTIQUE 1 6 ACCES AUX SITES EMETTEUR ET RECEPTEUR 1 7 STABILITE DU SITE RECEPTEUR 1 8 ORIENTATION DU TRAJET OPTIQUE 2 CONTRAINTES LIEES A L UTILISATION DE DOAS 2 1 INFLUENCE DES PARTICULES SUR LA MESURE DU NO 2 2 CONFIGURATION INFORMATIQUE DU POSTE DE CONTROLE DU DOAS 2 3 CONTROLE QUALITE ASSURANCE QUALITE DES MESURES DOAS 2 4 COUPLAGE DOAS ANALYSEURS 2 4 1 tude de trafic ou tude en zone urbaine ou p ri urbaine 2 4 2 tude en zone rurale 2 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr CAMPAGNE LIDAR INTERREG IIu 23 1 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS 23 2 DESCRIPTION DE LA CAMPAGN
59. phique g n rale de concentration trafic et conditions m t orologiques du 16 au 18 mars 2003 Chamonix Ainsi utiliser le couplage DOAS Analyseur comme outil de param trage et de validation de MODELIS a permis de quantifier l influence du trafic issu du Tunnel du Mont Blanc sur la qualit de lair N anmoins compte tenu des nombreuses limitations de ce programme et des approximations qui ont t effectu es il est n cessaire de valider ces premiers r sultats par une analyse plus sp cifique telle que celle en cours dans le cadre du programme POVA Pollution en Vall e Alpine coordonn par le r seau AIR APS et le laboratoire de recherche LGGE de Grenoble Par ailleurs la mise en comparaison de MODELIS avec d autres outils disponibles CAL3QCH et ADMS a permis de souligner l influence des coefficients de dispersion horizontaux et verticaux sur les concentrations calcul es et donc la n cessit de les conna tre aussi pr cis ment que possible Cela a permis de d montrer l apport du couplage DOAS Analyseur dans la qualification de la stabilit atmosph rique et plus g n ralement l importance d outils tridimensionnels dans la quantification des effets turbulents locaux et des coefficients de dispersion horizontaux et verticaux Finalement ces deux campagnes de mesures DOAS r alis es en 2002 et 2003 sur Chamonix ont permis d une part de quantifier les contraintes d installation de ce type d instrument
60. portuaire Cela renforce la n cessit de poursuivre et de finaliser le d veloppement d outils de calibrage sur site bas s sur des cellules scell es Nous esp rons pouvoir finaliser ces outils de calibrage durant l ann e 2004 En effet une premi re cellule scell e ayant t effectu e nous sommes actuellement en cours d valuation de la stabilit des gaz pr sents stabilit temporelle r activit du gaz avec les mat riaux de la cellule et influence de rayonnements lumineux UV En revanche nous avons obtenu un taux de donn es valid es de 50 et un taux de fonctionnement de 75 concernant le DOAS 2000 TEL Ces r sultats sont d cevants et traduisent une instabilit de l instrument alignement et syst me d exploitation que le constructeur devra veiller supprimer 10 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Nous souhaitons galement attirer l attention sur l instabilit des calibrages effectu s pour les DOAS OPSIS et TEI MEGATEC En effet les diff rents essais de calibrage effectu s sur le DOAS OPSIS de AMPASEL ont mis en vidence une absence de reproductibilit des diff rentes lin arit s effectu es et des coefficients de calibrage proches de 2 D taill e dans un rapport sp cifique transmis AMPASEL ces essais ont permis de mettre en vidence la possible d gradation du spectrom tre d analyse condensation d humidit sur le r seau De m me la corr lation obtenue entre le DOAS 2000 TEI et les an
61. ppement technologique engager sur le LIDAR UVI1 INERIS afin qu il devienne un outil op rationnel de caract risation tridimensionnelle des a rosols atmosph riques comme d fini dans les objectifs initiaux de notre programme de recherche Par ailleurs nous explorons d autres voies visant quantifier simultan ment par LIDAR la distribution de taille et la composition chimique des particules sub microniques Il s agit d une m thodologie tr s novatrice o des r sultats pr liminaires tr s encourageants ont t obtenus qui doivent donner lieu une campagne de mesures sp cifique au d but de l ann e 2004 Enfin un accord de partenariat entre l INERIS et le CEA est en cours de finalisation visant d velopper un LIDAR a rosols commun qui soit op rationnel et autonome et dont la finalit est la surveillance en continue de la stratification atmosph rique de la basse troposph re ainsi que le suivi en temps r el de la hauteur de la couche limite atmosph rique et du plafond nuageux 39 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr LISTE DES ANNEXES D signation pr cise Nb N pages Campagne DOAS sur l A roport de Lyon St Exup ry Campagne DOAS d tude d impact d une modulation de Tir part trafic Chamonix 2002 2003 Campagne LIDAR INTERREG Iu Strasbourg 2003 Compte rendu d activit du LMD ann e 2003 2 Auteur Pierre Henri FLAMANT LMD En Bilan d utilisation du LIDAR COPARLY para tre en
62. r Vent utilisant le changement de fr quence par effet Doppler de la lumi re diffus e par les diffuseurs en mouvement Les techniques de d tection et les Lasers sont fonction des applications Les deux groupes de l IPSL ont la capacit de concevoir des instruments r pondant au mieux aux besoins suivant les cahiers des charges sp cifiques aux applications d di es la pollution et plus g n ralement l environnement Les deux groupes sont impliqu s dans les programmes de Lidar spatiales du CNES et de l Agence Spatiale Europ enne CALIPSO charge utile lt nuages a rosols gt d velopp conjointement par le CNES et la NASA pour tre lanc en 2005 Lidar Vent OLUS ADM de VASE pour tre lanc en 2007 Plus r cemment ils viennent de remporter l Appel d Offre ASE pour l tude d un Lidar DIAL pour la mesure du CO atmosph rique Ce Lidar pourrait tre embarqu sur satellite pour effectuer des observations en compl ment des mesures passives d j r alis es ou futures Trois Lidar a roport s ont t con us d velopp s et mis en uvre avec succ s par ces deux groupes au court des dix derni res ann es LEANDRE I nuages a rosols en 1990 LEANDRE 2 vapeur d eau en 1997 WIND vent en 1999 WIND a t d velopp en coop ration franco allemande avec le DLR Ces trois Lidar a roport s sont toujours op rationnels Des modifications ont t rendues n cessaires pour qu ils soient int gr s d
63. r la spatialisation des polluants gazeux et particulaires Ce groupe dirig par les professeurs J P Wolf et P Ra roux d veloppe par exemple actuellement un LIDAR haute puissance appliqu la caract risation de tous les polluants gazeux atmosph riques gazeux et particulaires en simultan Ce projet tr s ambitieux est effectu en collaboration avec THOMSON l universit de Berlin et l cole Polytechnique de Palaiseau Il repose sur le d veloppement d un laser femtoseconde Terra watt qui permet de g n rer une lumi re blanche large bande une distance donn e Une analyse spectrale permet ensuite d obtenir la concentration r solue dans le temps et l espace de tous les polluants gazeux pr sents dans l atmosph re Un premier prototype a t r alis qui a permis d en d montrer la faisabilit 2 2 Kasparian et al White light filaments for atmospheric analysis Science N 301 2003 32 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Par ailleurs elle r alise des tudes en collaboration avec l INERIS visant effectuer une caract risation fine des a rosols atmosph riques savoir en masse taille et composition chimique Une technique innovante a d ailleurs t d velopp e qui a fournit des r sultats prometteurs sur la d tection des particules atmosph riques tant de mani re ponctuelle que r solue dans l espace qui doit donner lieu tr s prochainement janvier 2004 une campagne
64. r les impacts directs et indirects des missions li es l activit a rienne COPARLY qui a fait r cemment l acquisition d un DOAS 2000 TEI MEGATEC souhaitait par ailleurs inclure cet appareil dans cette campagne L INERIS apr s avis du MEDD a particip cette tude dans le cadre de sa mission d assistance aux AASQA en prenant plus particuli rement sa charge l instrumentation de 3 DOAS ENVIRONMENT SA OPSIS et TEI r partis sur la zone tudi e avec comme principal objectif de pr ciser les conditions d utilisation des DOAS en sites de proximit industrielle ainsi que la qualit des informations fournies De ce fait l INERIS en concertation avec COPARLY a r alis les actions suivantes avec comme finalit un retour d exp rience utile l ensemble des AASQA e Fournir une assistance sur l implantation d un DOAS au sein des AASQA et plus particuli rement dans le cadre de leurs tudes sp cifiques contraintes d implantation mise en route et maintenance fonctionnement e D montrer l apport de la technique DOAS dans l valuation de l impact environnemental d une source diffuse notamment dans son couplage avec des instruments de mesures ponctuels e Effectuer un couplage entre diff rentes techniques de mesurage afin d acc der des informations compl mentaires telles que la spatialisation des missions ou leurs r activit s chimiques 2 DESCRIPTION DE LA CAMPAGNE
65. re du NO car l analyse de ce polluant est effectu e sur une gamme spectrale proche du domaine visible On retiendra que l on doit s attendre une absence de donn es NO lorsque le soleil est dans l axe du trajet optique 15 car il entra ne une augmentation du bruit de fond et donc une baisse du rapport signal bruit de la mesure 20 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 2 CONTRAINTES LIEES A L UTILISATION DE DOAS 2 1 INFLUENCE DES PARTICULES SUR LA MESURE DU NO Il est important de rappeler que de fortes concentrations en a rosols brouillard missions smog peuvent induirent un biais sur la mesure du polluant NO2 Supprimer ce biais est n anmoins possible mais n cessite un post traitement manuel important des donn es non d crit dans le manuel d utilisation Il est donc conseill de s loigner des sources d mission lat ralement ou en altitude afin de limiter cette contrainte Typiquement pour un trafic normal 10 000 20 000 v hicules jour on conseillera un loignement lat ral d environ 10 m et une hauteur entre 5 et 15 m De m me on recommande si possible d viter la proximit imm diate de parois le long du faisceau compte tenu des missions de particules qu elles g n rent rosion r envol 2 2 CONFIGURATION INFORMATIQUE DU POSTE DE CONTROLE DU DOAS Il est important de veiller ce que le logiciel de pilotage du DOAS SANOA soit toujours en t che principale et qu en aucun cas un
66. res NO NO et Ozone du DOAS et notamment la corr lation entre ces donn es avec celles obtenues par des techniques de mesures ponctuelles Cette tude a permis de montrer que les DOAS et les analyseurs ponctuels sont des instruments compl mentaires et non redondants et que leur association permet d acc der un niveau d information sup rieur En effet nous avons mis en vidence que le couplage entre un DOAS et un analyseur permettait de qualifier les facteurs de dispersions param tres fondamentaux dans la description de la dispersion atmosph rique Par ailleurs l tude de ce couplage en fonction du positionnement des analyseurs a montr que la localisation d une analyse ponctuelle peut tre critique et difficilement repr sentative de la qualit de l air environnante lorsqu elle est situ e proximit imm diate d une voie de circulation fort trafic pr sentant des effets turbulents locaux Afin de quantifier ceci nous avons d velopp un programme sp cifique de dispersion d une mission ponctuelle ou lin ique MODELIS utilisant les donn es du DOAS et des analyseurs afin d valuer l influence du trafic PL sur la qualit de l air Cela nous a permis de mettre en vidence que le trafic PL avait une influence sup rieure 50 en semaine et de l ordre de 20 le week end sur la concentration en polluant NO mesur e durant ces campagnes de mesures N anmoins compte tenu des limitations de ce mod le gaus
67. rologique et du r gime moteur Cette tude au niveau du hall central nous a galement permis de montrer que la topographie de cette zone pourrait avoir une forte incidence sur la spatialisation des polluants notamment lorsque le vent est tabli en r gime de Sud et donc qu il serait souhaitable d entreprendre des tudes compl mentaires visant documenter la dynamique locale en fonction de conditions m t orologiques Cela pourrait en effet permettre terme de d finir des sites de mesures qui soient repr sentatif de la qualit de l air sur cette zone et ce pour diff rents r gimes de vents Nous avons galement tudi la dynamique du polluant NO sur le hall central ainsi que sur les pistes On observe une dynamique beaucoup plus importante au niveau des pistes et notamment sur la piste correspondant au d collage des avions caract ris e par de fortes missions de NOx Ainsi il semble que lors des phases de d collage le rapport NOj NO est sup rieur celui au niveau du hall central expliquant ainsi les fum es rouges g n ralement associ es Il serait int ressant de confirmer cette hypoth se mais surtout de la quantifier en tudiant par exemple la d riv e temporelle de ce rapport en associant des mesures DOAS des instruments d valuation des flux mis 3 3 3 Spatialisation des polluants BTEX Enfin nous avons effectu un re traitement sp cifique des donn es m t orologiques Temp rature Pression
68. s v hicules roulants a une influence tr s faible sur les concentrations pr sentes sur la zone a roportuaire Il est noter que les phases de roulage dite taxi way n ont pu tre document es Or il semble que cette phase pourrait induire des missions de BTX sup rieures aux phases LTO d collage atterrissage ou APU stationnement Il serait donc souhaitable d effectuer une campagne d analyse orient e sur les phases de roulage mais surtout sur des compos s plus lourds et notamment les COSV qui sont sans aucun doute de meilleurs indicateurs de l activit a roportuaire N anmoins ces analyses des compos s organiques semi volatils sont pour l instant difficiles mettre en place bien que des r sultats prometteurs ont t obtenus l INERIS d veloppement de mousses d di es l extraction de ces compos s De m me les r sultats obtenus lors de cette tude BTEX sont pr liminaires et devraient tre tudi s plus en d tail dans le cadre de l tude globale entreprise par COPARLY 12 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr CAMPAGNE DOAS D ETUDE D IMPACT D UNE MODULATION DE TRAFIC CHAMONIX 2002 2003 4 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS Dans le cadre de nos missions LCSQA relatives aux instruments DOAS nous avions convenu d effectuer une campagne DOAS orient e sur une tude de modulation de trafic Pour ce faire nous avons r alis une campagne de mesures tal e sur deux ann es lors de la
69. savoir du 19 mai au 15 juin 2003 Cette campagne a t r alis e dans le cadre des missions de l INERIS pour le compte du LCSQA et visait d montrer l apport de mesures LIDAR automatiques sur de longues p riodes dans la compr hension de la stratification atmosph rique et sa dynamique R sum dans le paragraphe pr c dent elle est d crite en d tail dans un Tir Part r f renc en annexe de ce document e la campagne POVA coordonn e par AIR APS et le LGGE o l INERIS a fourni des mesures lidar durant 3 semaines du 25 juin au 15 juillet 2003 Cette campagne a t r alis e dans le cadre du programme de recherche POVA et financ e en partie par le minist re des transports et l ADEME En cours de traitement elle a donn lieu des r sultats pr liminaires tr s int ressant sur la spatialisation des polluants gazeux et particulaires dans une topographie de type vall e Cette tude est d crite dans le paragraphe ci apr s traitant des programmes de recherche engag s par l INERIS 1 2 CAMPAGNES REALISEES PAR D AUTRES LABORATOIRES DE RECHERCHE Quelques autres campagnes de courtes p riodes ont t r alis es au cours de l ann e 2003 principalement orient es sur la comparaison de sorties de mod les dynamiques avec les mesures LIDAR de hauteur de couche limite Ainsi le LMD Laboratoire de M t orologie Dynamique a r alis un essai de comparaison du profil vertical d extinction atmosph rique entre les
70. sien et des approximations qui ont t effectu es il est n cessaire de valider ces premiers r sultats par une analyse plus sp cifique telle que celle qui est en cours dans le cadre du programme POVA coordonn par le r seaux de surveillance AIR APS et le LGGE de Grenoble De m me nous avons r alis durant l hiver 2003 dans le cadre de l tude globale entreprise par COPARLY une campagne de mesures DOAS et BTEX sur la zone a roportuaire de Lyon Saint Exup ry La mise en comparaison des donn es du DOAS SANOA et des mesures ponctuelles a permis de confirmer la validit des mesures du DOAS notamment pour les polluants Ozone NO et NO En revanche aucune corr lation n a pu tre tablie entre les analyses BTX effectu es par tubes passifs et les mesures DOAS concernant le Benz ne Tolu ne et Xyl ne car les concentrations pr sentes taient tr s proches des limites de d tection instrumentales du DOAS 4 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr Il semble que les polluants BTEX soient de faibles indicateurs du trafic des avions lors des phases de d collage atterrissage LTO ou de stationnement APU Ces r sultats ont t renforc s par la similitude des r sultats obtenus par les tubes passifs int grant les phases d activit s et d inactivit et les canisters documentant l activit diurne en zones APU et LTO De m me l tude du rapport entre les concentrations en Tolu ne et Benz ne proche de 1 pour l
71. sionnelle de particules atmosph riques plus sp cifiques gaz a rosols biologiques Dans ce cadre l INERIS interviendrait avec son nouveau LIDAR UVI1 en collaboration avec des laboratoires de recherche fran ais ou trangers Les r sultats obtenus permettraient alors d engager une recherche plus approfondie dans ce domaine en association avec d autres partenaires industriels ou gouvernementaux Enfin l INERIS est impliqu dans le programme de recherche PRIMEQUAL ESCOMPTE visant quantifier l influence des changes verticaux sur la pollution r gionale Dans ce cadre nous effectuons un couplage entre les donn es LIDAR les avions et les RADAR vents afin de caract riser l effet de la brise sur la stratification atmosph rique Ces informations serviront ensuite param trer et valider un mod le tridimensionnel r gional Ce projet coordonn par le Laboratoire d A rologie de Toulouse associe les quipes fran aises de l INERIS de l IPSL SA et du MREID ULCO De premiers r sultats ont t obtenus permettant notamment de montrer que les effets convectifs diurnes g n ralement forts en t peuvent tre totalement bloqu s par les effets dynamiques engendr s par la brise de mer Ainsi la couche limite atmosph rique se trouve alors bloqu e faible altitude favorisant l accumulation des pr curseurs proximit imm diate du sol et g n rant ainsi une vitesse de production d ozone tr s importante
72. sols l extension de la mesure des gaz des polluants sp cifiques des missions industrielles ou bien encore le couplage LIDAR mod les pour la compr hension des changes atmosph rique ou la localisation des missions diffuses urbaines ou industrielles Ces projets sont r alis s en collaboration avec des organismes de recherche travaillant sur la technologie LIDAR CEA LASIM ou sur le d veloppement d outils de mod lisation ECL ENPT EDF 2 4 TUDES COMMUNES ENGAGEES PAR L IPSL SA ET LE LMD Les deux groupes de l IPSL conduits par P H Flamant et C Loth au LMD et J Pelon et D Bruneau au SA d veloppent en troite collaboration des recherches exp rimentales s appuyant sur de LIDAR M t orologiques Dans ce cadre diff rents types de LIDAR ont t d velopp s avec le soutien du CNES et de PINSU Ainsi trois Lidar a roport s ont t con us au court des dix derni res ann es LEANDRE I nuages a rosols en 1990 LEANDRE 2 vapeur d eau en 1997 et enfin WIND vent en 1999 d velopp en coop ration franco allemande avec le DLR Ces trois Lidar a roport s sont toujours op rationnels et certains ont t con us partir de LIDAR 3 Geffroy et al Urban Aerosol Survey with Lidar and Numerical Model EAC Madrid 2003 33 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr op rant au sol c est le cas pour le Lidar nuages a rosols du SIRTA et le Lidar Vent Transportable mis en uvre avec WIND dura
73. sp cifique permettant d en d finir les caract ristiques m trologiques et le caract re op rationnel Enfin ce groupe d veloppe depuis plusieurs ann es des techniques laser innovantes appliqu es la caract risation ponctuelle et par LIDAR de compos s sp cifiques tels que les polluants gazeux industriels ou bien encore les particules biologiques Pour ce faire des collaborations ont t engag es avec de grands laboratoires de recherche internationaux YALE ARL des groupes fran ais INERIS CEA mais galement dans le cadre de programmes de recherche l chelle europ enne ESA CNRS 2 3 TUDES ENGAGEES PAR L INERIS Les tudes LIDAR engag es par l INERIS qui sont d taill es ci apr s dans un paragraphe sp cifique visent d velopper un LIDAR multi longueur d onde UV IR appliqu la caract risation en simultan des gaz et des particules Cet instrument repose sur le syst me LIDAR UVII multi gaz autonome re u en juin 2003 Nous souhaitons en tendre le domaine d application des polluants gazeux sp cifiques ainsi qu la caract risation quantitative des particules atmosph rique Pour ce faire nous sommes en collaboration avec des partenaires fran ais et trangers Il serait ensuite coupl des outils de mod lisation multi chelles Dans ce cadre plusieurs actions ont t engag es ou doivent tre entreprises en 2004 On citera notamment le d veloppement d un LIDAR a ro
74. sur la qualit de l air environnante Ainsi par le d veloppement d un programme sp cifique de dispersion d une mission lin ique MODELIS utilisant les donn es DOAS et analyseur nous avons pu fournir une premi re valuation de l influence du trafic PL sur la qualit de l air environnante Cela nous a permis de montrer que le trafic li au tunnel peut pr senter une influence sup rieure 50 en semaine et de l ordre de 20 le week end sur la concentration en NO mesur e INERIS EFA sLDDD I Exemple de r sultats obtenus par MODELIS dans le cas d une faible stabilit atmosph rique classe A et d un trafic gal celui pr sent sur le site le 16 janvier 2003 16 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr 700 r a a 7 I AirAPS NO INERIS NO Analyseur INERIS NO DOAS VL tunnel PL tunnel o Vitesse Vent 10m I nebulosit 000 s sassa sls s s S S eee 6 m Vitesse vent m s ou N bulosit Octas 500 1 F F A I I I I l I l I I l I I I I l 1 EN O Q l I I l L I l I I l l w Concentration en NO g m3 200 nrj N 16 1 03 16 1 03 16 1 03 16 1 03 17 1 03 17 1 03 17 1 03 17 1 03 18 1 03 18 1 03 18 1 03 18 1 03 19 1 03 0 00 6 00 12 00 18 00 0 00 6 00 12 00 18 00 0 00 6 00 12 00 18 00 0 00 Gra
75. t actuellement une quantification r elle des a rosols ou utilisent pour ce faire d importantes approximations Une premi re campagne a notamment t r alis e Lyon qui visait utiliser l tat de l art actuel des LIDAR lt a rosols gt afin de montrer leur apport essentiel pour la caract risation massique des a rosols atmosph riques L tude consacr e l estimation de la charge en a rosols de l atmosph re de la ville de Lyon dans une situation de smog hivernal a t men e en collaboration avec le groupe de mod lisation de R Perkins de l Ecole Centrale de Lyon et le groupe LIDAR de P Rairoux de l Universit Claude Bernard Lyon Cette tude a notamment permis pour la premi re fois d estimer l impact sur Lyon et sa r gion des missions de pollution par les a rosols dont le flux mesur par LIDAR atteignait des valeurs records de 2000 T heure sur l agglom ration lyonnaise N anmoins cette tude qui reposait sur l utilisation d outils existants n a pas permis d obtenir d informations pr cises sur le spectre dimensionnel associ w SNNUNS a a ISSN DRE a CS RENNES a DSNE Total aerosol load T si x ML N ar Vi ad M Rapipch Zoe TE GOSSES EEA T A DEAG HAS E brama W Em d maan Zora n eu n Rows unan pl TE Charge totale en a rosols pr sente au dessus de Lyon lors d un pisode de lt smog hivernal gt R sultats obtenus
76. t et notamment la technique laser utilis e impose la pr sence d une personne qualifi e pour son utilisation mais galement un planning de maintenance important comme d crit dans le rapport LCSQA INERIS de d cembre 2002 INERIS DRC 02 39199 AIRE 803 EFr V3 disponible sur le site du LCSQA Le LCSQA n ayant pas eu connaissance du contenu de ce document l heure actuelle toute demande d information doit donc tre formul e directement COPARLY En revanche une synth se sera effectu e par le LCSQA dans le cadre de ses missions programm es pour l ann e 2004 2 VEILLE SCIENTIFIQUE TECHNOLOGIQUE NATIONALE Les principaux d veloppement scientifiques sur les LIDAR au plan national sont principalement orient s sur la caract risation des a rosols et l analyse simultan e de plusieurs polluants gazeux atmosph riques En effet les 5 principaux laboratoires travaillant sur la technologie LIDAR ont engag les actions dans ce sens d taill es ci apr s 2 1 TUDES ENGAGEES PAR LE CEA LSCE Ce groupe et notamment l quipe PEGASE coordonn es par Patrick Chazette s int resse notamment l tude des a rosols par LIDAR qu ils soient au sol ou embarqu s dans des avions ou des satellites Ainsi cette quipe d veloppe actuellement un LIDAR lt a rosols gt mobile qui puisse tre au sol ou embarqu dans un avion et qui puisse tre coupl aux LIDAR instrumentant les satellites En effet de nombreux
77. ttre en vidence l influence d une mission sur son environnement Ainsi on retiendra que le couplage DOAS Analyseurs permet notamment de mieux caract riser les missions lin iques et leur dispersion et que le DOAS fournit une information plus pertinente de la qualit de l air l chelle des populations riveraines 2 4 2 tude en zone rurale En absence de trafic au niveau du site de mesures les niveaux rencontr s taient proches des niveaux de fond On a alors constat que la mise en comparaison de donn es montrait une correspondance exacte entre les instruments pour les polluants Os et SO confirmant ainsi la redondance de ces mesures En revanche la mise en comparaison des donn es NOX et notamment NO a montr que les limites de d tection instrumentales du DOAS taient g n ralement sup rieures aux niveaux rencontr s Dans le cadre d une tude multi polluants en zone rurale on privil giera donc des mesures ponctuelles car elles sont repr sentatives puisque l homog n it atmosph rique est grande mais galement parce qu elles sont d une pr cision plus importante notamment pour le polluant NO 22 INERIS DRC 03 45795 AIRE 910 EFr CAMPAGNE LIDAR INTERREG lliu 1 CADRE DE L ETUDE ET OBJECTIFS L INERIS dans le cadre de sa mission d assistance aupr s des AASQA avait programm la r alisation d une campagne LIDAR en partenariat avec un r seau agr de surveillance de la qualit de l

Synthèse annuelle sur les instruments « à long trajet optique

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