1.5. Paramètres influençant la pollution

1.5.1. Généralités

L'existence d'un polluant dans l'atmosphère est rythmée par cinq étapes :

Figure 3 : Relation émissions et immissions

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

1.5.2.1. Vent

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.

Figure 4 : Dispersion de la pollution par le vent

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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1.5.2.2. Etat thermique

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 :


Figure 5 : Stabilité thermique.

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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.

Figure 6 : Inversion de température


Figure 7 : Panaches de fumée

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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1.5.2.4. Effet de cloche

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.

Figure 8 : Effet de cloche

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1.5.2.5. Effet canyon

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.

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