La pollution aux particules fines en Bourgogne Franche-Comté : variabilités à très haute résolution spatio-temporelle, modélisation, scénarisation

Fine particulate matter in Burgundy Franche-Comté: variability at very highspace-time resolution, modeling, scenario

• Auteur / Autrice : Sarah Marion
• Direction : Nadège Martiny
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Climatologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Dijon, Université Bourgogne Europe
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéosciences (Dijon)

Mots clés

Mots clés libres

Qualité de l'air

Particules fines

Variabilités spatio-temporelles

Réseaux de mesures low-cost

Modélisation très haute résolution

Air quality

Fine particulate matter

Space-time variability

Low-cost measurement networks

Very high resolution modeling

Résumé

La surveillance et la prévention de la qualité de l'air liée à la présence de particules en suspension dans l'air ambiant sont de véritables enjeux de santé publique, y compris dans les villes moyennes européennes. L'objectif de cette thèse est double : (i) relever le défi de la caractérisation de la pollution aux particules fines à très haute résolution spatio-temporelle en milieu urbain complexe en se basant sur des méthodologies originales de mesures in-situ et de modélisation numérique ; et (ii) améliorer notre compréhension actuelle des variabilités spatio-temporelles des concentrations en PM10, PM2.5 et PM1.0 à l'échelle d'une rue, d'un quartier et d'une ville. L'approche proposée est comparative, incluant 2 terrains d'étude, situés en Bourgogne Franche-Comté, et aux caractéristiques en qualité de l'air bien différenciées : la ville de Dijon, dont l'indice de qualité de l'air est qualifié de « bon » à « moyen » et Montbéliard, dont l'indice de qualité de l'air est qualifié de « bon » à « mauvais pour les personnes sensibles ». Les recherches seront menées en 3 volets. Le premier volet sera dédié au traitement et à l'analyse de mesures in-situ acquises dans les 2 villes. Le deuxième volet visera à modéliser les polluants particulaires en surface à l'échelle décamétrique, avec un focus sur les PM1.0, particulièrement toxiques et cependant encore mal mesurés et documentés à l'heure actuelle. Le troisième volet, qui repose sur les 2 précédents, consistera à caractériser et à mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle des particules fines à très hautes résolutions à Dijon et Montbéliard. Ce travail constituera une base solide pour scénariser ce que sera la qualité de l'air dans les prochaines décennies.

The monitoring and prevention of air quality related to the occurrence of suspended particulate matters in the air are crucial public health issues, including medium-sized European cities. The aim of this thesis is twofold: (i) to take up the challenge of characterizing fine particulate matter pollution at a very high space-time resolution in a complex urban environment, based on innovative methodologies based on in-situ measurement networks and numerical modeling (ii) improve our current understanding of the space-time variabilities in PM10, PM2.5 and PM1.0 concentrations at the scale of the street, a neighborhood and a city. The proposed approach is comparative. It includes 2 sites located in Bourgogne Franche-Comté, with well-differentiated air quality patterns : Dijon, whose air quality index is qualified from “good” to “average” and Montbéliard, whose air quality index is described as “good” to “bad for sensitive people”. The research activities will be carried out in 3 parts. The first part will be dedicated to the processing and analysis of in-situ measurements acquired in the 2 cities. The second part will be dedicated to the modeling of surface particulate pollutants concentrations at a 10-meter spatial scale, with a focus on PM1.0, which is particularly toxic and yet still poorly measured and documented. The third part, based on the two previous ones, will consist in characterizing and better understanding the space-time variability of fines particulate matters at very high resolutions in Dijon and Montbéliard. This work will constitute a solid basis for scenarizing what will be the air quality in the coming decades.