Étude expérimentale et numérique de la pollution atmosphérique dans les villes côtières tunisiennes

Experimental and numerical simulation of the atmospheric pollution in the Tunisian coasts

• Auteur / Autrice : Karim Bouchlaghem
• Direction : Blaise Nsom
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur. Génie électrique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution atmosphérique

Méthodes de simulation

Tunisie

Ozone atmosphérique

Mots clés libres

Méditerranée

Brise de mer

Pollution de l'air

Concentration en ozone

Poussière saharienne

Pm10

Code FLUENT

Résumé

Le développement d’une brise de mer matinale engendre l’augmentation de la concentration en O3 et SO2 à Sousse (Tunisie). Le champ du vent change de direction en se renforçant durant ce type de brise. Nous montrons que les émissions de la centrale électrique de la région sont responsables de la dégradation de la qualité de l’air à Sousse. Cependant, le déclenchement d’une brise de mer dans l’après-midi favorise une augmentation rapide et tardive de la concentration de 03. La recirculation de la pollution couplée à la production photochimique contrôlent l’évolution de la concentration de l’ozone dans la région de Sousse. Ce type de brise génère la formation d’un front de brise et de la circulation de retour au sommet de la couche limite atmosphérique. Les relevés de mesures obtenues à partir de stations fixes et mobiles sur les côtes tunisiennes soutenues par des images satellitaires (MODIS et SEAWIFS) ont servi à l’étude de l’évolution saisonnière des principaux polluants atmosphériques. L’augmentation de la concentration en ozone est due au déclenchement tardif de la brise de mer. Quant aux poussières PM10, cette étude montre que l’augmentation de leur concentration a été observée simultanément dans les quatre sites de mesure (Bizerte, Sousse, Sfax et Tunis). Cela nous a permis de mettre en évidence l’implication des poussières Sahariennes. L’évolution de la concentration des polluants primaires (NO, NO2 et SO2) dépend de la dynamique des masses d’air et des transformations photochimiques saisonnières. Afin de valider ces résultats expérimentaux, nous avons mené une étude numérique à l’aide du code FLUENT permettant de modéliser le phénomène de dispersion d’un polluant en présence d’un écoulement tridimensionnel. Les résultats du modèle sont en bon accord avec les mesures expérimentales. Nous avons ainsi pu mettre en évidence le comportement tridimensionnel des polluants et leur contribution à l’augmentation de la concentration en surface.

The development of a morning sea breeze triggers the increase of O3 and SO2 concentrations in Sousse (Tunisia). The wind field changes its direction anticlockwise getting even stronger during the sea breeze. We have shown that during this sea breeze type, the power plant emissions are responsible for harming the air quality in the region. The launching of the afternoon sea breeze favours a late rapid increase of O3 concentration. The recirculation of pollutants coupled with the photochemical production control the variation of O3 concentration in Sousse region. This breeze type generates the front breeze and the retum flow circulation at the summit of the atmospheric boundary layer. The experimental measurements obtained from a fixed and mobile stations supported by satellite imageries (MODIS and SEAWIFS) have served the study of seasonal evolution of the principal atmospheric pollutants over the Tunisian coasts. The obtained results show that the evolution of O3 concentration is due to the late breeze setting. As far as dust is concerned, this study shows that the increase in its concentration bas been observed simultaneously in the four measurement sites (Bizerte, Sousse, Sfax and Tunis). This fact has permitted us to point out the Saharan dust implication. The evolution of the concentration of primary pollutants NO, NO2 and SO2 depends on the movement of the air masses and the photochemical transformation. In order to validate these experimental results, we achieved a numerical study using the FLUENT code, simulating the phenomenon of dispersion of a pollutant in presence of a three dimensional flow. The model results fit with the experimental measurements. We pointed out the 3D behaviour of the pollutants dispersion and their contribution to the increase in their surface concentration.