Contribution à la modélisation de la pollution atmosphérique dans les villes

Abstract

La pollution générée par la circulation automobile au cúur de la ville ainsi que par les activités industrielles à sa périphérie est un problème aigu des grandes cités. Une fois émis dans l'atmosphère, les polluants subissent deux types de contraintes : d'une part ils réagissent chimiquement entre eux donnant naissance à de nouveaux polluants tels que l'ozone, et d'autre part ils sont transportés par les vents. Nous avons choisi de travailler à la fois sur les aspects dynamiques, thermiques et chimiques de la pollution et ce aux différentes échelles des phénomènes : l'échelle locale autour d'un groupe de bâtiments et la méso-échelle pour la modélisation complète d'une ville. Notre ambition n'est pas de réaliser un modèle complet mais d'avancer pas à pas sur chacun de ces aspects. Nous avons participé au développement d'un code de calcul qui pourra ensuite être complété et utilisé pour des études plus concrètes d'épisodes de pollution. Le premier chapitre est consacré à une description de la couche limite atmosphérique. Les chapitres deux et trois présentent les modèles utilisés et le résultat de simulations numériques. Nous insistons particulièrement sur les modèles de turbulence k-e, RNG et v2-f, sur les modèles de rayonnement ainsi que les lois de paroi dynamiques et thermiques permettant la prise en compte de la rugosité de surface. Le dernier chapitre est consacré à la chimie de l'atmosphère. Nous avons également développé un solveur général traitant un nombre quelconque d'équations de transport couplées par une cinétique chimique raide ainsi qu'une cinétique simplifiée de l'ozone.