1.5. Paramètres influençant la
pollution
L'existence d'un polluant dans l'atmosphère est rythmée
par cinq étapes :
Il en résulte que les niveaux de pollution sont surtout
fonction du volume des émissions et des conditions météorologiques.
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1.5.2. Conditions météorologiques
et topographiques
Le vent est l'un des paramètres météorologiques
les plus importants pour le transport et la dispersion des polluants.
En effet, un flux de polluant va subir, dès son entrée
dans l'atmosphère, un transport dont la direction et la
vitesse seront fonction de celles du vent à l'instant considéré.
La pollution sera emportée, en même temps que la
masse d'air où elle pénètre, d'autant plus
vite que le vent sera important, et ce dans la direction imposée
par celui-ci. Par analogie, on peut comparer cela au mouvement
d'un ballon.
Les direction et vitesse du vent sont la manifestation du mouvement
général de la masse d'air. Mais au sein de celle-ci
règne une certaine turbulence qui est un facteur difficile
à appréhender. C'est elle qui par exemple fait claquer
un drapeau au vent ou provoque un tourbillon de poussières.
Elle est la manifestation du déplacement aléatoire
d'un volume d'air et agit sur un panache de pollution en le dispersant
dans toutes les directions. La pollution est dispersée
d'autant plus vite que la turbulence est élevée.
Par analogie, si un groupe se trouve dans un cortège, sa
vitesse et son déplacement général seront
ceux de l'itinéraire suivi (direction et vitesse). La vitesse
des membres et la cohésion du groupe seront influencées
par les mouvements de la foule et certains membres se trouveront
isolés (turbulence).
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L'état de stabilité thermique de l'atmosphère
est défini par rapport à une droite de variation
de température théorique, celle d'un volume d'air
qui s'élève dans l'atmosphère stable et se
détend lentement (à cause de la diminution de pression)
sans échange de chaleur avec le milieu avoisinant, c'est
le gradient adiabatique sec, aussi appelé droite de neutralité
thermique ou neutre.
La température de l'air décroît au fur et
à mesure que l'altitude augmente, à raison de +/-
10 degrés par km, à cause de la diminution de pression
régnant dans l'air. Mais la variation de température
en fonction de l'altitude s'écarte le plus souvent de cette
situation. Deux cas peuvent être rencontrés :
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1.5.2.3. Inversions de température
L'état d'inversion de température est caractérisé
par une augmentation de température au fur et à
mesure que l'altitude augmente. C'est un état thermique
stable que l'on observe généralement par temps clair
et ensoleillé.
Il est caractérisé par une altitude de début et de fin d'inversion (Figure 6). Lorsque le début coïncide avec le niveau du sol, l'altitude de fin est appelée hauteur de la couche de mélange. En effet, c'est dans l'épaisseur de cette couche d'air stable que se dispersent les polluants émis. Si l'épaisseur est faible, le volume d'air dans lequel les polluants sont dispersés l'est aussi, de ce fait, les concentrations rencontrées sont élevées. Il s'agit là de la situation la plus propice aux épisodes de pollution atmosphérique.
A titre documentaire, la Figure 7 illustre le comportement d'un
panache de fumée en fonction de la stabilité thermique
et des inversions de température.
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En ville, la température moyenne est légèrement
supérieure à celle observée dans les campagnes
avoisinantes, du fait de la dispersion de chaleur plus importante
due au chauffage des nombreux bâtiments et de la présence
de plus fortes concentrations de gaz à effets de serre
(CO2). Il se forme ainsi une sorte de " bulle "
d'air chaud au-dessus de la zone urbaine (Figure 8).
On a remarqué que les phénomènes de pollution
atmosphérique pouvaient en être aggravés.
Les échanges entre les polluants produits dans la " bulle "
et le reste de l'atmosphère sont ralentis, du fait de la
différence de densité entre l'air chaud et l'air
froid. Ceci empêche la dispersion des polluants, les niveaux
de concentration ont tendance à augmenter dans la " bulle ",
ce qui peut conduire à des phénomènes de
smog localisés. En cas de vent faible, une convection "
cellulaire " s'établit dans la bulle et les échanges
avec l'atmosphère sont très faibles. Si la vitesse
du vent augmente, la turbulence induite au droit de la bulle crée
une zone instable où se produisent les échanges.
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L'effet canyon est du même type, cependant il s'applique
à l'échelle de la rue. Il apparaît lorsque
les bâtiments sont de hauteur importante par rapport à
la largeur de la rue, en particulier si un seul coté est
ensoleillé et si le trajet est tortueux. Il s'instaure
alors une circulation " cellulaire " qui ralentit
les échanges avec les couches supérieures et tend
à accumuler les polluants émis dans la rue.