Evaluation of local ozone production of Chamonix valley (France) during a regional smog episode

Proceedings of the 27 NATO/CCMS International Technical Meeting on Air Pollution Modeling and Its Application held in Banff, Canada, 24-29 October 2004.During the summer 2003 a POVA Intensive Observation Period (IOP) aimed at determining the sources of airborne pollutants and monitoring their concentrations in two French Alpine valleys: the Chamonix and the Maurienne valleys (see figure 1 for geographic location). The Pollution of Alpine Valleys (POVA) program was launched in 2000 after the traffic interruption under the Mont-Blanc that followed the tragic accident in the tunnel. The Mont-Blanc tunnel was reopened at the end of 2002 and caused the high duty vehicle traffic (about 1100 trucks per day) to be back in the Chamonix valley. The summer 2003 IOP took place from 5 to 12 July in the Chamonix valley. A high ozone event occurred from 5 to 14 July at regional scales and was well characterised by measurements at rural monitoring sites. To better understand the particular atmospheric circulation, and to study the chemical reactions of airborne pollutants within the valleys, mesoscale modelling is applied. For meteorological calculation, the fifth generation PSU/NCAR Mesoscale Model (MM5) was used at scales ranging from 27 to 1 km. MM5 was coupled with the Chemistry Transport Model (CTM) CHIMERE at regional scales and with the CTM TAPOM at a one-kilometre resolution. Simulations were performed for the period 5-12 July 2003 with different emission sets aiming at studying the impact of the international road traffic in the valley on airborne pollutant concentrations

Modéles d'atmosphère locale et qualité de l'air en région montagneuse, étude de scénarios

La qualité de l'air dans les régions montagneuses dépend d'une dynamique atmosphérique locale aux vallées qui interagit avec les échelles synoptiques de météorologie. La modélisation associe un calcul tri dimenionnel instationnaire de type simulation des grands échelles à des schémas de réaction chimique. Ces modèles sont évalués par comparaison de leurs résultats avec des mesures collectées sur le terrain et par la bonne reproduction de phénomènes typiques de ces régions tels que les vents de vallée et l'évolution diurne de la hauteur de couche mélangée. Les modèles sont utilisés dans le cadre de scénarios pour évaluer des impacts d'émission sur la qualité de l'air. L'imbrication de domaines de calcul permet de prendre en compte la très large gamme d'échelles de mouvement. On s'appuie sur l'étude de deux sites réels : la vallée de Chamonix encaissée entre de fortes pentes, l'agglomération grenobloise avec des émissions de pollution typique d'une ville importante

Photochimie et Aérosol en Région Alpine : Mélange et Transport

The Alpine arc deeply interacts with general circulation of atmosphere. By studying configurations in summer and winter over various Alpine areas, this work explains how mixing and transport of airborne pollutants happen, both gaseous and particulate matter, from their emission sources to free troposphere. Using observational results and a comprehensive eulerian modelling system, one focuses on mechanisms of pollution by ozone in summer and by particulate matter and benzene in winter. After having validated the modelling system using datasets from field experiments POVA, GRENOPHOT and ESCOMPTE, it is applied on two periods with principal interest in the Grenoble area: one is the heatwave August 2003 and the other is a long episode of thermal inversion in February 2005. Uncertainties are also calculated. One finishes by applying the modelling chain to understand how a stratospheric intrusion following a tropopause fold affected the Alpine region in July 2004.Le relief Alpin modifie de manière importante la circulation de l'atmosphère. Grâce à l'étude de différentes configurations, en période hivernale et estivale, et différentes régions des Alpes, ce travail expose comment se réalisent le mélange et le transport des polluants gazeux et particulaires depuis leurs sources d'émissions jusque dans la troposphère libre. Grâce à des résultats d'observation réalisés dans le Y grenoblois ces dernières années et des simulations numériques provenant d'une chaîne de modèles eulériens, ce travail explicite les mécanismes mis en jeu dans un cas de pollution photochimique estivale et un cas de pollution hivernale par les particules fines et par le benzène. Après la validation des modèles en utilisant des données expérimentales des campagnes POVA, GRENOPHOT 99 et ESCOMPTE, la chaîne de modèles est utilisée pour simuler deux périodes très polluées dans la région de Grenoble : la canicule d'août 2003 et un long épisode d'inversion thermique en février 2005. Après coup, les incertitudes sur les résultats du modèle sont calculées. En appliquant la chaîne de modèles sur un événement très particulier faisant intervenir de l'ozone provenant de la stratosphère on montre comment les différentes échelles de temps et d'espace de l'atmosphère sont intimement couplées dans le relief complexe des Alpes

Photochimie et aérosol en région alpine (mélange et transport)

Le relief Alpin modifie de manière importante la circulation de l'atmosphère. Grâce à l'étude de différentes configurations, en période hivernale et estivale, et différentes régions des Alpes, ce travail expose comment se réalisent le mélange et le transport des polluants gazeux et particulaires depuis leurs sources d'émissions jusque dans la troposphère libre. Grâce à des résultats d'observation réalisés dans le Y grenoblois ces dernières années et des simulations numériques provenant d'une chaîne de modèles eulériens, ce travail explicite les mécanismes mis en jeu dans un cas de pollution photochimique estivale et un cas de pollution hivernale par les particules fines et par le benzène. Après la validation des modèles en utilisant des données expérimentales des campagnes POVA, GRENOPHOT 99 et ESCOMPTE, la chaîne de modèles est utilisée pour simuler deux périodes très polluées dans la région de Grenoble : la canicule d'août 2003 et un long épisode d'inversion thermique en février 2005. Après coup, les incertitudes sur les résultats du modèle sont calculées. En appliquant la chaîne de modèles sur un événement très particulier faisant intervenir de l'ozone provenant de la stratosphère on montre comment les différentes échelles de temps et d'espace de l'atmosphère sont intimement couplées dans le relief complexe des Alpes.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

High resolution air modelling in a deep valley: analyse of chemical indicators for management of road traffic

Road traffic is a serious problem in the Chamonix valley: road traffic and air pollution worry the inhabitants. The big fire in the Mont-Blanc tunnel made it possible, in the framework of the POVA project (Alpine Valley Pollution), to undertake measurement campaigns with and without heavy-vehicle traffic through the valley, towards Italy (before and after the tunnel re-opening). Atmospheric prediction model ARPS 4.5.2 (Advanced Regional Prediction System), developed at the CAPS (Center for Analysis and Prediction of Storms) of the University of Oklahoma, enables to resolve the atmosphere dynamics above a complex terrain. This model is coupled to the TAPOM 1.5.2 atmospheric chemistry (Transport and Air POllution Model) code developed at the Air and Soil Pollution Laboratory of the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. The numerical codes MM5 and CHIMERE are used to compute large scale boundary forcing. Using 300-metre grid cells to calculate the dynamics and the reactive chemistry makes possible to accurately represent the dynamics in the valley (slope and valley winds) and to process chemistry at fine scale. Atmospheric chemistry indicators are computed for days of the field campaign. NOy, H 2 O 2 /HNO 3 , O 3 /NOz demonstrate a VOC controlled regime. A new indicator based on ozone chemistry contribution and computed from the chemistry code is suggested for the purpose of localising ozone production area in the valley. Various scenarios of traffic reduction demonstrate a significant increase of ozone concentration at night

Evolution of the daytime atmospheric boundary layer structure in a deep Alpine valley

High-resolution numerical simulations using the ARPS (Advanced Regional Prediction System) model have been compared with collected data during a whole week of POVA field campaign in the Maurienne valley (France) during summer 2003. Wind profiler and tethered ballon were operated to investigate vertical flow structure of the atmosphere and its evolution. Both ground surface and upper-levels calculated winds show good agreement with the observations. Specific features such as wind reversal and mixed boundary layer up to approximately the altitude of the surrounding mountains were reproduced. The wind reversal was observed to be much more sudden than in the Chamonix valley (France)

Evolution of the daytime atmospheric boundary layer structure in deep Alpine valleys

International audienceHigh-resolution numerical simulations using the ARPS (Advanced Regional Prediction System) model have been compared with collected data during a whole week of POVA field campaign in the Maurienne valley (France) during summer 2003. Wind profiler and tethered ballon were operated to investigate vertical flow structure of the atmosphere and its evolution. Both ground surface and upper-levels calculated winds show good agreement with the observations. Specific features such as wind reversal and mixed boundary layer up to approximately the altitude of the surrounding mountains were reproduced. The wind reversal was observed to be much more sudden than in the Chamonix valley (France)

Influence of the interactions of local dynamical processes with large-scale flow on air quality in the grenoble area

The vertical distribution of ozone over the Grenoble area is investigated for two summer smog episodesin 1999 and 2003. The effects of the interactions of local dynamical processes with large-scale circulations wereestimated using numerical modelling. The results suggest that a terrain-induced shear layer above the boundary layerconfines pollutants within the valley. Vertical exchanges through this shear layer have a considerable influence on thenear-surface ozone concentration from day to day