On the impact of the vertical resolution on chemistry-transport modelling

International audienceThis paper presents a sensitivity analysis of the modelling of air pollutant concentrations in the surface layer with the WRF/CHIMERE models. The influence of the vertical resolution near the surface is studied. The simulations are carried out over two periods (winter and summer 2009) over the Paris area. Three model configurations are used: (i) the CHIMERE mesh used for the PREVAIR forecast (8 levels from 995 to 500 hPa), (ii) a mesh refined along the whole vertical axis (20 levels from 995 to 500 hPa) and (iii) a mesh with a refinement near the surface (9 levels from 999 to 500 hPa). The results are discussed in terms of differences on surface concentrations between the reference case and an improved resolution. Adding a point close to the surface appears to be important mainly for high nocturnal concentrations in very stable boundary layers. Refining the vertical mesh, with 20 levels instead of 8, enables to model new structures in the well mixed boundary layer, but with a moderate impact at the surface. It is shown that the different model configurations lead to changes of a few mu g m(-3) at most, showing that the vertical mesh is not the most sensitive factor in chemistry-transport modelling when results are compared to surface measurements. This finding validates the fact that a simplified vertical mesh is suitable for air quality forecasting even if an improved vertical resolution close to the ground is important to take into account the urban increment

Impact of realistic hourly emissions profiles on air pollutants concentrations modelled with CHIMERE

International audienceRegional chemistry-transport models are used for atmospheric composition studies in several contexts : analysis of past events, scenarios studies, trends or forecast. Modelled concentrations are sensitive to many inputs data like anthropogenic surface emissions of NOx, VOCs and particulate matter. These emissions are provided as annual masses of pollutants for several activity sectors and projected onto a spatial grid. To use these data, modellers must make important assumptions in order to estimate pollutants fluxes for their own model grid and time frequency. Among these hypotheses, the time resolution is crucial and the way to redistribute emissions from annual to hourly fluxes determines the modelled concentrations accuracy. The usual CTMs approaches handle the time distribution with averaged factors. The present study quantifies with the chemistry-transport model CHIMERE the benefit of improving the calculation of traffic emissions fluxes by using hourly NO2 measurements nearby roadside areas as a proxy of road traffic sources. This work shows very different diurnal variation of emissions from country to country and suggests the use of a new hourly emission factor dataset for various countries. The induced changes are quantified for ozone, nitrogen dioxide and particulate matter surface concentrations over the whole Europe during the summer 2007. It is shown that the daily ozone peak remains relatively insensitive to this improvement whereas the pollutants concentrations during nighttime are closer to the measurements with the new profiles

Modélisation de la composition chimique de la troposphère avec CHIMERE

National audienceLa présence d'espèces gazeuses et particulaires (aérosols) dans l'atmosphère peut avoir des effets néfastes à la fois sur la santé, l'environnement et le climat. Pour limiter les effets de la pollution de l'air, il faut comprendre l'ensemble des mécanismes de formation des polluants atmosphériques. Lors d'épisodes de pollution à l'échelle régionale, une conjonction de phénomènes entre en jeu: de très fortes émissions anthropiques ou naturelles, un temps défavorable à la dispersion des polluants, une chimie et des dépôts plus ou moins rapides et efficaces. Tous ces facteurs sont très variables dans le temps et dans l'espace. Pour analyser finement l'ensemble des processus, il est nécessaire de construire des outils numériques intégrateurs de l'ensemble des causes, les modèles de chimie-transport. Le modèle CHIMERE utilise des champs météorologiques et des flux d'émissions de polluants et calcule de manière déterministe leur devenir dans la troposphère. Les résultats sont des champs tridimensionnels de concentrations chimiques. Ils peuvent être comparés à des mesures pour analyser des périodes passées ou servir à réaliser des prévisions de pollution. CHIMERE a ainsi permis d'évaluer notre compréhension du transport de polluants lors des campagnes de mesures ESQUIF, ESCOMPTE, AMMA ou MEGA-POLI. Il est intégré à la plate-forme de prévision nationale PREV'AIR, délivrant des champs de polluants prévus jusqu'à trois jours à l'avance. Le modèle permet aussi de réaliser des études de scénarios et de comprendre des tendances d'évolution de la pollution sur le long terme. Si la modélisation de la pollution photo-oxydante a atteint un bon degré de maturité, les derniers projets impliquant CHIMERE visent maintenant à accroître nos connaissances sur l'impact de la pollution sur la santé à l'échelle urbaine et sur les émissions et le transport des pollens. À plus grande échelle, ces projets ont également pour objectif d'analyser et de prévoir le transport de panaches de polluants engendrés par les éruptions volcaniques et les feux de forêts