The PREV'AIR system, an operational system for large scale air quality forecasts over Europe : applications at the local scale

International audienceSince Summer 2003, the PREV'AIR system has been delivering through the Internet daily air quality forecasts over Europe. This is the visible part of a wider collaborative project - the PREV'AIR project - launched by the French Ministry for Ecology and Sustainable Development (MEDD), aiming at: (1) Providing technical support on atmospheric pollution management in Europe, in the framework of negotiations on trans-boundary air pollution. (2) Providing large scale national air quality information based on numerical simulations and observations. The PREV'AIR system is a complementary monitoring tool with respect to the local information delivered by the French qualified associations in charge of regional air quality monitoring (AASQA). PREV'AIR relies on a chain of numerical tools: air quality simulation models, modules ensuring the provision of meteorological and air quality input data to these models, modules enabling the extraction and use of the numerical data computed by the system. The outputs of the PREV'AIR system (secondary pollutants forecasts and maps) are archived to build up a large scale air quality simulation data base over Europe

Www.airqualitynow.eu, a common website and air quality indices to compare cities across europe

International audienceAir quality is a public concern. This is partly due to the "right to know" principle embodied in European legislation. Despite this common legislation, the way air quality is being interpreted and communicated differs considerably. For specialists raw monitoring data for Europe are available but these are not usable by the general public. Easy to understand and internationally comparable air quality information from one city to another is scarce: there are almost as many air quality indices as air quality monitoring networks. The CITEAIR II project (Common information to European Air, INTERREG IVc) facilitates the comparison of urban air quality in near real-time by introducing common air quality indices at hourly, daily and annual scales and by developing a forecast for those indices for D+0 and D+1.The implementation was based on a common website www.airqualitynow.eu using readily available simple IT-solutions. This paper describes those tools which both aimed at presenting the air quality of the participating cities in a comparable way and not to replace more targeted local information. Their added value is to provide, for the first time, a European and comparable picture of the air quality in near real-time easily accessible through a common platform and presentation of the results. The website is designed to receive and display data from any city wanting to join. The main part is dedicated to compare the cities index values using different time scales (hourly, daily or annual) and two types of exposure thanks to a background and a traffic index. In addition, space is offered to cities for presenting themselves according to a common template, providing background information on their specific air pollution situation and associated reduction measures. Participating is easy: cities upload their data through ftp and the indices calculations are automatically made. The website provides a dynamic picture of the air quality and is updated each hour enticing viewers to make repeated visits. However, participation with only a daily update or with yearly data is feasible as wel

The PREV’AIR system, an operational system for large scale air quality forecasts over Europe; applications at the local scale

International audienceNumerical simulations of pollution events with deterministic models have become easier for the last decade thanks to increasing computer skills. Hence three-dimensional chemistry-transport-runs can be performed on a single workstation for long-term simulation or real-time forecast over large scale areas. Furthermore, fast Internet download and high file storage capacity in data processing make it possible to use a wide database of meteorological parameters and pollutant concentration measurements. The PREV'AIR System rests on those technological progresses for delivering daily air qualiry forecasts in operational conditions

PREV'AIR : un système opérationnel de prévision et de cartographie de la qualité de l'air en France et en Europe

National audienceLe système PREV'AIR de prévision et de surveillance de la qualité de l'air en France et en Europe est mis en oeuvre à l'Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS) depuis le printemps 2003, en coopération avec l'Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL) du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Météo France et l'Agence De l'Environnement et de Maîtrise de l'Energie (ADEME). Le système a pour objectif de délivrer quotidiennement une information (sous la forme de prévisions et de cartographies) relative à la qualité de l'air en France et en Europe. Il est reconnu comme un complément du dispositif national de surveillance de la qualité de l'air assurée au niveau local par une quarantaine d'Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQAs). Ce dispositif repose sur plus de 2000 analyseurs dédiés à la mesure d'indicateurs de pollution (SO2, O3, NO2, particules...), répartis sur plus de 700 sites fixes. Les modèles déterministes tridimensionnels de simulation de la qualité de l'air, ou modèles de Chimie-Transport (CTM), généralement couplés à un modèle météorologique, permettent désormais de répondre en grande partie aux objectifs de la prévision, grâce à leur fiabilité croissante et aux progrès réalisés dans le domaine de l'informatique scientifique. La diminution des temps de calculs, l'augmentation des capacités de stockage et le développement des technologies de l'information (accès rapide par Internet à de nombreuses bases de données) rendent désormais possible la mise en oeuvre quotidienne ("opérationnelle") de ces modèles, et la diffusion de l'information qui en découle. Le système PREV'AIR s'appuie sur un ensemble d'outils numériques (modèles et post traitement des sorties de modèles; modules d'interface pour la gestion des entrées / sorties de données). Les données numériques générées par le système (concentrations en polluants atmosphériques) sont exploitées afin de 1) réaliser des études spécifiques pour le compte du Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable - MEDD- (bilan de qualité de l'air, analyses de tendances et prospectives); 2) fournir des prévisions de concentrations de polluants atmosphériques (ozone, dioxyde d'azote et particules) à trois jours d'échéance; 3) élaborer des "analyses" des concentrations de polluants (ozone) - c'est-à-dire des cartographies réalisées a posteriori en intégrant les résultats de modélisation et les observations disponibles. Les prévisions et les analyses sont délivrées quotidiennement via Internet sous forme de données numériques et de cartes (http://www.prevair.org). L'objet du présent article est de décrire brièvement le système PREV'AIR tel qu'il fonctionne depuis l'été 2004 ainsi que les produits de sortie délivrés par le système. Un état des performances du système sera également proposé

Is the ozone climate penalty robust in Europe?

Ozone air pollution is identified as one of the main threats bearing upon human health and ecosystems, with 25 000 deaths in 2005 attributed to surface ozone in Europe (IIASA 2013 TSAP Report #10). In addition, there is a concern that climate change could negate ozone pollution mitigation strategies, making them insufficient over the long run and jeopardising chances to meet the long term objective set by the European Union Directive of 2008 (Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008) (60 ppbv, daily maximum). This effect has been termed the ozone climate penalty. One way of assessing this climate penalty is by driving chemistry-transport models with future climate projections while holding the ozone precursor emissions constant (although the climate penalty may also be influenced by changes in emission of precursors). Here we present an analysis of the robustness of the climate penalty in Europe across time periods and scenarios by analysing the databases underlying 11 articles published on the topic since 2007, i.e. a total of 25 model projections. This substantial body of literature has never been explored to assess the uncertainty and robustness of the climate ozone penalty because of the use of different scenarios, time periods and ozone metrics. Despite the variability of model design and setup in this database of 25 model projection, the present meta-analysis demonstrates the significance and robustness of the impact of climate change on European surface ozone with a latitudinal gradient from a penalty bearing upon large parts of continental Europe and a benefit over the North Atlantic region of the domain. Future climate scenarios present a penalty for summertime (JJA) surface ozone by the end of the century (2071-2100) of at most 5 ppbv. Over European land surfaces, the 95% confidence interval of JJA ozone change is [0.44; 0.64] and [0.99; 1.50] ppbv for the 2041-2070 and 2071-2100 time windows, respectively

Modélisation des effets régionaux du changement climatique sur la qualité de l'air

International audienceThe life cycle of pollutants is affected by chemical as well as meteorological factors, such as wind, temperature, precipitation, solar radiation. Therefore, climatic changes induced by anthropogenic emissions of greenhouse gases may be expected to have significant effects on air quality. Because of the spatial variability of the pollutant emissions and climate-change signals, these effects are particularly relevant at the regional to local scales. This paper first briefly reviews modelling tools and methodologies used to study regional climate-change impacts on air quality. Patterns of regional precipitation, temperature, and sea-level changes emerging from the latest set of general circulation model projections are then discussed. Finally, the specific case of climate-change effects on summer ozone concentrations over Europe is presented to illustrate the potential impacts of climate change on pollutant amounts. It is concluded that climate change is an important factor that needs to be taken into account when designing future pollution-reduction policies.Le cycle de vie des substances polluantes est affecté par des facteurs chimiques ainsi que météorologiques, tels que le vent, la température, les précipitations, les radiations solaires. Il faut donc s'attendre à ce que les changements climatiques induits par les émissions anthropogéniques de gaz à effet de serre (GHG) aient des effets significatifs sur la qualité de l'air. En raison de la variabilité spatiale des émissions de polluants et des signaux de changement climatique, leurs effets sont particulièrement tangibles de l'échelle régionale à l'échelle locale. Cet article dresse d'abord une brève revue des outils et des méthodologies de modélisation utilisées pour étudier les impacts des changements climatiques régionaux sur la qualité de l'air. Des diagrammes traduisant les changements régionaux dans les précipitations, la température et le niveau de la mer, issus des dernières séries de projections du modèle général de circulation sont ensuite discutés. Enfin, le cas spécifique des effets du changement climatique sur les concentrations estivales d'ozone sur l'Europe est présenté, pour illustrer les impacts potentiels du changement climatique sur les quantités de substances polluantes. On en conclut que le changement climatique est un factor important qui nécessite d'être pris en compte dans la conception des futures politiques de réduction de la pollution

Modélisation et surveillance de la qualité de l’air : de nouvelles données d’observation pour l’amélioration des modèles

Improvement of the forecasting and mapping skills of the models implemented in the PREV’AIR system (French operational air quality forecasting platform) goes through a wider use of observation data, whatever their type (ground level or 3D in situ, satellite retrievals). With this research program held from 2006 to 2008, INERIS processed and analyzed a large set of observational 3-Dimensional data issued from networks of radiosondes, LIDARs, photometers, aircrafts and satellites. It had been focused on ozone and Particulate Matter (PM) issues. The CHIMERE chemistrytransport model developed by INERIS and CNRS, which provides the PREV’AIR system with forecasts and analyzed maps, has been evaluated against these data. Special care had been accorded to the vertical variability of the simulated pollutant concentrations which are highly dependent from the model boundary conditions. Assimilation of 3D in situ and satellite data in models for correcting the initialization fi elds of the forecasting process had also been investigated. Operational implementation of such approaches is still constrained by the availability of the data: satellite information is cloud-cover dependant and its temporal resolution is still too sparse. However it has been demonstrated that when the data are available, the approach can improve significantly the results, but this positive effect collapses few hours after the assimilation.Ces dernières années, des progrès considérables ont été réalisés dans le développement et la mise en oeuvre de modèles de Chimie- Transport (CTM) simulant la formation et le comportement de polluants atmosphériques primaires et secondaires. De ce fait, les exemples de mise en oeuvre opérationnelle de ces modèles se sont multipliés, en appui aux donneurs d’ordre, et dans l’optique de mieux informer/sensibiliser le public aux questions de pollution atmosphérique. L’INERIS est toujours fortement impliqué dans ces applications et poursuit, en collaboration avec les équipes du CNRS, le développement du modèle de Chimie- Transport CHIMERE. CHIMERE simule l’évolution des concentrations atmosphériques de polluants tels que l’ozone, les oxydes d’azotes et les particules à court terme (voir le système opérationnel de prévision et de cartographie PREV’AIR, www.prevair.org), ou à moyen terme sous différentes hypothèses d’évolution des émissions et de la météorologie. Tout système opérationnel repose sur l’amélioration continue de la qualité des résultats fournis par les modèles et sur le contrôle de leur fiabilité. À cette fin, au-delà des réseaux de stations d’observation au sol, fournissant des données de base exploitées par la communauté, d’autres observations de la composition chimique de l’atmosphère, tridimensionnelles, sont disponibles et peuvent compléter utilement un dispositif de surveillance. Outre l’exploitation brute de ces informations, elles peuvent être utilisées pour l’évaluation des modèles ou être assimilées dans les calculs pour améliorer les prévisions ou les analyses cartographiques. Ces données proviennent de réseaux de systèmes de mesures optiques (LIDAR), de radiosondages, de systèmes embarqués sur des vols réguliers ou encore de satellites. L’enjeu lié à l’utilisation de ces nouvelles sources d’information a paru suffisamment important à l’INERIS pour qu’il développe des travaux de recherche sur ce sujet. Il s’agissait aussi de qualifier les bases de données pouvant être mises à profit quotidiennement en routine dans le système PREV’AIR