Le lidar rétrodiffusion peut mesurer, de par sa longueur d’onde d’émission de 0,532. m, les particules dont la taille varie de 0,1 à 10. m. Les émissions automobiles produisent des poussières, des monoxydes d’azote. On peut donc corréler ces émissions de particules, détectées par le lidar, et les émissions de particules atmosphériques mesurées par les stations de surface. Ces comparai-sons ne seront effectuées ici que pour le milieu Parisien, aucune mesure de pollution de proximité n’étant effectuée sur un site comme Palaiseau (ou proche). Il est clair que nous comparons deux
76 CHAPITRE 4. PARAMÈTRES CRITIQUES DE LA CLA 0.0 50.0 100.0 150.0 Poussieres (ug m−3) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
Epaisseur optique (a.u)
M13 (r=0,87) M14 (r=0,73) M10 (r=0,79) M9 (r=0,78)
FIG. 4.24 – Comparaison des épaisseurs optiques estimées par lidar et des mesures de poussières Airparif
mesures très différentes : les mesures ne sont valides qu’à partir de 150 m, et les mesures de pollu-tion sont effectuées à la surface : en période instable, le mélange turbulent transporte verticalement les particules de la surface vers des altitudes supérieures, et par continuité, on doit logiquement retrouver des variations temporelles communes.
L’épaisseur optique est calculée par lidar par intégration verticale du profil d’extinction particulaire (la contribution moléculaire étant supprimée, le résultat est donc représentatif du contenu particu-laire dans la couche limite). On va comparer ces résultats aux mesures de poussières mesurées par les stations de surface d’Airparif à la Tour Eiffel (seules mesures disponibles sur le site Parisien). On remarque, figure 4.24, que l’on retrouve des corrélations assez bonnes, mais différentes pour chaque journée. Les corrélations montrent que les pics majeurs de poussières à la surface sur chaque journée peuvent être corrélés aux horaires des valeurs les plus fortes d’épaisseur optique. Les différences entre les journées sont le reflet de la dynamique de la CLA, elle-même différente pour chacune des journées, mais aussi de la taille des particules mesurées en fonction de la trans-mission atmosphérique. Il ne peut exister de corrélation inter-journées, les quatre cas étudiés étant le reflet de comportements turbulents, d’évolution de la couche mélangée totalement différents. Ces résultats montrent qu’une étude spécifique à ce problème doit être effectuée pour établir des relations plus précises.
4.10 Conclusion
Les méthodologies présentées dans ce chapitre ont pour but de restituer des paramêtres secon-daires de la CLA, non mesurés directement par les instruments utilisés pendant ECLAP.
Des comparaisons directes entre le sodar et les anémomètres soniques à Palaiseau ont montré une sous-estimation globale des mesures turbulentes par sodar en période diurne.
Des comparaisons directes entre les deux sodars de Paris et Palaiseau ont montré que la couche de surface urbaine était plus turbulente que la couche de surface rurale. Les différences les plus marquées apparaissent en période nocturne, où le milieu rural est stable, alors que le milieu urbain montre des caractéristiques neutres, voire instables.
La restitution des flux surfaciques n’est possible qu’en période convective à partir de mesures de télédetection. La paramétrisation de Weill et al. (80) donne de bons résultats pour des pé-riodes sans advection uniquement, ce que nous avons vérifié sur quatre journées différentes. La paramétrisation de Driedonks (82) utilisée sur des mesures lidar donne des résultats dispersés et parait difficilement utilisable, dans notre cas, pour l’analyse des résultats.
En période convective et sèche, nous avons montré que nous pouvions, en première approxima-tion, estimer correctement la vitesse de rugosité " .
L’inversion de profils lidar, pour la restitution de profils d’extinction a montré que l’on pou-vait très correctement estimer la transmission atmosphérique. L’intégration de ces profils a de plus montré que l’épaisseur optique mesurée par lidar pouvait être qualitativement corrélée aux mesures du contenu total en particules de surface d’Airparif.
Les mesures turbulentes des anémomètres soniques nous ont permis d’évaluer les hauteurs de rugosité, paramètres indispensables pour les simulations de la couche de surface. Nous avons montré que ces hauteurs n’étaient pas constantes en un lieu donné, mais directement dépen-dantes de la direction du vent (en fait de l’influence de la topographie sur le vent). Ces estima-tions nous ont permis de comparer différentes paramétrisaestima-tions de la couche de surface utilisées dans des modèles méso-échelles, en prévision de nos simulations avec Mercure.
Les résultats obtenus dans ce chapitre seront par la suite utilisés pour l’analyse de périodes choisies de la campagne ECLAP, présentées au chapitre 5. Des comparaisons pourront être effectuées avec les situations simulées au chapitres 6 et 7.
Analyse des résultats
5.1 Introduction
La mise en place de différentes méthodologies d’analyse des données sur les différents instruments nous a permis de restituer les paramêtres recherchés. Nous allons, dans ce chapitre, faire un bilan de tous les processus dynamiques et thermiques qui ont guidé l’évolution de la CLA pour deux POI particulières : la POI 9, comprenant les 9 et 10 Mars 95, et la POI 10, comprenant les 13 et 14 Mars 95.
Ces deux POI étant temporellement proches, nous débutons cette analyse par une approche synop-tique sur l’ensemble de la période. Puis, nous caractérisons chacune des journées par une approche synthétique de toutes les mesures et résultats obtenus par les paramétrisations décrites précédem-ment.
Pour chacune des journées analysées, nous présentons une première approche sur l’ensemble de la journée par des comparaisons de gradients verticaux de à la Tour Eiffel (pour le milieu urbain) et à Saclay (pour le milieu rural) permettant de cerner rapidement les grandes périodes de stabilité et d’instabilité dans la couche de surface. Puis, une étude de profils de (mesurés par sondages à Trappes) va permettre d’avoir une vision d’ensemble des conditions synoptiques, valables pour les deux sites. Lors de transitions particulières (advection d’air chaud ou froid, passages de cumulus etc...), une attention particulière sera portée sur les mesures de vent dans la couche de surface et la base de la couche mélangée par l’analyse des données sodar. Les résultats des hauteurs de la CLA (calculés par lidar et sodar), et les mesures et paramétrisations des flux de chaleur sensible surfaciques (par anémomètre sonique et sodar) seront comparés entre les deux sites.
On notera que certains résultats de mesures sont évoqués dans ce chapitre mais non présentés. Pour la plupart, nous les présentons directement lors de la comparaison mesures / simulations dans le chapitre 6.