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Quatre ans de recherche urbaine 2001-2004. Volume 2

 | 
Émilie Bajolet
, 
Marie-Flore Mattéi
, 
Jean-Marc Rennes

V. Milieux physiques, ambiances urbaines et technologies

Morphologie urbaine et répartition spatiale des polluants atmosphériques : de la rue à l’agglomération1

Christiane Weber, Joseph Kleinpeter et Thierry Ranchin

Texte intégral

  • 1 Le rapport complet de ce projet est disponible à l’adresse :
  • 2 Géographe, directeur de recherche au CNRS, directeur du Laboratoire Image et Ville (UMR 7011 Unive (...)

1Note portant sur l’auteur2

  • 3 Directeur-adjoint de l’ASPA (Association pour la Surveillance et l’Étude de la Pollution Atmosphér (...)

2Note portant sur l’auteur3

  • 4 Chercheur en sciences pour l’ingénieur, responsable scientifique du Centre Énergétique et Procédés (...)

3Note portant sur l’auteur4

4La pollution atmosphérique constitue un problème de plus en plus important partout dans le monde. Des améliorations ont été relevées en Europe ces dernières années pour quelques polluants, mais encore à des niveaux supérieurs aux normes.

OBJECTIFS DU PROJET

  • 5 Personnes ayant participé à ce projet de recherche : J. Hirsch, A. Puissant, M. Durrenberger, M. C (...)

5L’objectif général du projet présenté était de mieux connaître la répartition et le transport de polluants atmosphériques en milieu urbain. Cette vaste question requiert, bien entendu, une restriction du champ d’investigation. La première tient à l’extension spatiale du phénomène aux aires urbanisées. Les activités concentrées dans ces zones ont des répercussions sur les conditions d’émissions de gaz à effet de serre, et notamment le CO25.

6La plupart des modèles climatiques actuels portent sur de vastes régions allant de continents entiers à des sous-continents ou à des zones géographiques précises. Les aires urbaines lorsqu’elles sont étudiées pour elles-mêmes, sont souvent considérées comme des zones homogènes, perturbant les masses d’air dans les couches basses. Or les disparités présentes au sein d’une aire urbaine ont une influence dans ces modèles de circulation.

7Peut-on considérer que les modèles développés prennent en compte cette influence ? Comment caractériser les interactions entre circulation de masses d’air (et donc de polluants atmosphériques) et formes urbaines ? Les réseaux de stations de mesures permettent-ils de prendre en compte ces disparités ? Quelles solutions apporter pour modéliser au mieux ces éléments en rendant compte de l’hétérogénéité de l’espace urbain ?

8La qualité de l’air et une meilleure connaissance des processus de répartition des polluants sont au cœur de notre projet de recherche. La démarche du projet se veut applicative, tout en favorisant les avancées conceptuelles notamment sur les interactions s’illustrant à plusieurs niveaux d’observation : la mesure au sol, la répartition spatiale de polluants, la sectorisation des zones les plus concernées. L’analyse de ces interactions requiert des informations spatiales adéquates, qu’il faut vérifier et quantifier afin de pouvoir extrapoler le comportement de différents polluants (SO2, COV, NOx, CO…) à divers niveaux d’observation, le point de mesure au sol, le réseau de voirie et les mailles, et enfin l’aire urbaine.

9Pour aborder ces questions, le projet s’est focalisé sur deux points :

  • les interactions entre morphologie urbaine et polluants atmosphériques,
  • la spatialisation des données de mesure en utilisant les images satellites comme un vecteur d’information pertinent.

10L’objectif principal de ce projet était de fournir des éléments de réponse à cette préoccupation. Il a permis d’approfondir les connaissances fondamentales des phénomènes de pollution urbaine, et plus particulièrement de la répartition des polluants en milieu urbain, et contribuer ainsi à l’ouverture de perspectives d’action, d’information et de prévention dans ce domaine.

11Trois types de résultats ont été obtenus :

  • la détermination de descripteurs morphologiques généralisables de forme surfacique ou linéaire,
  • la mise au point d’une « carte d’identité » des stations de mesure permettant la localisation et l’identification de pseudo-stations,
  • enfin la détermination de stations virtuelles permettant de densifier le réseau et donc d’améliorer les méthodes utilisées pour la spatialisation des données mesurées.

LES RÉSULTATS LES PLUS PROBANTS

12Parmi les résultats obtenus, plusieurs catégories se détachent :

  • Représentativité des stations de mesures. Le choix de quelques descripteurs parmi les indices de formes ont permis de proposer des moyens de mesure et de comparaison entre localisations de stations de mesures. Elles pourront être utilisées dans la définition de la localisation de futures stations, afin d’améliorer leur représentativité dans le réseau de mesures.
  • Typologie des réseaux. La typologie des réseaux a permis de spécifier les caractéristiques de chaque tronçon au regard des différents composants atmosphériques. La classification des tronçons de rue découlant de cette étude, met en évidence les zones à traiter en priorité.
  • Sectorisation des quartiers. La spatialisation des données de mesures permet de mieux caractériser les quartiers étudiés. L’utilisation de ces informations associées à des informations sur la population permettrait de mettre en place des plans d’action et d’information spécifiques et adaptés aux comportements réels des populations.
  • Modélisation et représentation des points de mesure par la simulation d’une densification du réseau (pseudo-stations et stations virtuelles). La mise en place d’une carte d’identité des stations de mesure associée à la caractérisation spatiale et spectrale des lieux est un point essentiel du programme de recherche. Les « pseudo-stations et les stations virtuelles » permettent de densifier le réseau des points nécessaires à la modélisation et par conséquent, de mieux cartographier la répartition spatiale des polluants atmosphériques.

LES AVANCÉES MÉTHODOLOGIQUES

  • Indicateurs comparables. Les résultats obtenus ont renforcé la nécessité de développer des indicateurs permettant de qualifier les stations de mesure et leur environnement.
  • Méthodologie reproductible. Les étapes méthodologiques présentées ont été développées à des fins de reproductibilité. Elles sont conçues de manière à assurer un transfert possible aux autres agences de surveillance de qualité de l’air en France.

LES AVANCÉES OPÉRATIONNELLES

13Les opérations d’aménagement urbain (concernant le réseau de circulation ou l’implantation de services de santé ou de petite enfance par exemple) devraient profiter des résultats d’une telle étude.

LES PROBLÈMES QUI PERSISTENT

14Méthodologiquement la confrontation des résultats et la validation des résultats reste encore à faire.

CONCLUSION

15L’ensemble des travaux réalisés dans le cadre de ce projet de recherche a eu pour aboutissement une meilleure connaissance de la ville, de sa morphologie, des comportements des polluants en milieu urbain. Elle a donné lieu à un ensemble de résultats pertinents dans le cadre de l’analyse morphologique d’une ville, à la définition d’une méthodologie de densification des mesures au travers des concepts de cartes d’identité, de pseudo-stations et de stations virtuelles. Elle a aussi permis un travail important, sur la typologie des réseaux et sur la modélisation des segments de rues au travers du logiciel STREET©.

VALORISATION

16Sites WEB

17http://imaville.u-strasbg.fr/​

18http://www-cenerg.cma.fr/​eng/​tele/​air/​aciville.html

19Colloques internationaux

20Ung A., Ranchin T., Wald L., Weber C., Hirsch J., Perron G., KLEINPETER J., (2003), « Air pollution mapping : relationship between satellite-made observations and air quality parameters », dans Proceedings of the 12th Symposium « Transport and Air Pollution », Avignon, France, 16-18 June 2003, pp. 105-112.

21Ung A., Wald L., Ranchin T., Weber C., Hirsch J., Perron G., Kleinpeter J., (2001), « Air pollution mapping over a city-virtual stations and morphological indicators » dans Proceedings of 10th Int. Symposium « Transport and Air Pollution », Colorado (CD-Rom), USA.

22Ung A., Wald L., Ranchin T., Weber C., Hirsch J., Perron G., Kleinpeter J., (2002), « Satellite data for the air pollution mapping over a city – The use of virtual station », dans BEGNI Gérard (Ed.), Proceedings of the 21th EARSeL Symposium, Observing our environment from space : new solutions for a new millenium, Paris, France, 14-16 may 2001, A.A. Balkema, Lisse, Abingdon, Exton (PA), Tokyo, pp. 147-151.

23Weber C., Ranchin T., Hirsch J., Wald L., Ung A., Perron G., Kleinpeter J., (2002), « Urban Morphology and Atmospheric Pollutants Distribution », UDMS 2002, paper CD-Rom, vol. 1, p. 275.

24Weber Christiane, Hirsch Jacky, Perron Gilles, Kleinpeter Joseph, Ranchin Thierry, Ung Anthony, Wald Lucien, (2001), « Urban morphology, remote sensing and pollutants distribution : An application to the city of Strasbourg, France », Communication au Symposium and Korean Society for Atmospheric Environment (KOSAE) Symposium, 12th World Clean Air & Environment Congress, Greening the New Millennium, International Union of Air Pollution Prevention and Environmental Protection Associations (IUAPPA), Séoul, Korea, 26-31 August 2001, Abstract : vol. 1, p. 274 (CDROM).

25Weber Christiane, Hirsch Jacky, Schnell Laurent, Perron Gilles, KLEINPETER Joseph, RANCHIN Thierry, (2001), « Urban fabric and measures of variability neighborhood effexts on proximity pollution », Communication au Symposium and Korean Society for Atmospheric Environment (KOSAE) Symposium, 12th World Clean Air & Environment Congress, Greening the New Millennium, International Union of Air Pollution Prevention and Environmental Protection Associations (IUAPPA), Séoul, Korea, 26-31 August 2001, Abstract : vol. 1, p. 275 (CDROM).

26Colloques nationaux

27Mise en place d’un SIG de qualité de l’air dans une ASQUA–SIG et gestion de la qualité de l’air, Lille, juin 2002.

28Ung A., Ranchin T., Wald L., Weber C., Hirsch J., Perron G., Kleinpeter J., (2002), « Cartographie de la pollution de l’air : une nouvelle approche basée sur la télédétection et les bases de données géographiques. Application à la ville de Strasbourg », Journées Cassini-SIGMA, Brest.

29Weber C., (2001), « Formes urbaines et répartitions des Polluants », Théo Quant., Besançon, 22-23 février 2001, 13 p. + figures.

30Weber C., Hirsch J., Schnell L., Durrenberger M., (2002), « Formes urbaines et transport de polluants », Journées Cassini-SIGMA, Brest.

31Articles

32Ung A., Ranchin T., Wald L., Weber C., Hirsch J., Perron G., Kleinpeter J., (2000), « Cartographie de la pollution de l’air : une nouvelle approche basée sur la télédétection et les bases de données géographiques. Application à la ville de Strasbourg », Revue internationale de Géomatique « PhotoInterprétation », n° 3/4, pp. 53-64.

33Mémoires et travaux

341 thèse, 2 DEA, 1 DESS, 3 maîtrises, 2 rapports de l’ASPA.

Notes

1 Le rapport complet de ce projet est disponible à l’adresse :

http://imaville.u-strasbg.fr/publis/aci_rapport.pdf.

2 Géographe, directeur de recherche au CNRS, directeur du Laboratoire Image et Ville (UMR 7011 Université Louis Pasteur – Strasbourg/CNRS).

3 Directeur-adjoint de l’ASPA (Association pour la Surveillance et l’Étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace), responsable du pôle R&D.

4 Chercheur en sciences pour l’ingénieur, responsable scientifique du Centre Énergétique et Procédés (École des Mines de Paris/Armines/FRE 2861 du CNRS).

5 Personnes ayant participé à ce projet de recherche : J. Hirsch, A. Puissant, M. Durrenberger, M. Cerciat, L. Schnell, A. C. Bronner (Laboratoire Image et Ville) ; G. Perron, A. Bertrand, A. Target (ASPA), L. Wald ; A. Ung, G. Chaignaud (Groupe Télédétection & Modélisation).

Auteurs

Responsable scientifique
Christiane WEBER : mailto:chris@lorraine.u-strasbg.fr
Laboratoire Image et Ville
Université Louis Pasteur
3, rue de l’Argonne
67000 Strasbourg

Responsable scientifique
mailto:jkleinpeter@atmo-alsace.net
ASPA
5, rue de Madrid
67309 Schiltigheim Cedex

Responsable scientifique
mailto:thierry.ranchin@ensmp.fr
Groupe Télédétection & Modélisation
École des Mines de Paris
BP 207
06904 Sophia-Antipolis Cedex

© Presses universitaires François-Rabelais, 2006

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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