Comportement du nuage

pollinique de fi n d’été à Montréal

Un vaste tour d’horizon a été réalisé à l’occasion de ce chapitre 2 dont la vocation était de dépeindre à l’aide d’approches statistiques conventionnelles, les conditions de la pollinisation de l’ambroisie à Montréal à partir de données issues de 4 stations de mesure pollinique et des données météorologiques de l’Aéroport International Pierre-Elliott Trudeau de Montréal pendant les années 1994 à 2003.

Dans un premier temps les échantillons polliniques disponibles ont été décrits, ce qui a permis de mettre à jour tant des similarités que des disparités de comportement entre les stations et entre les années de la décennie à l’étude. La co-variation entre les sites est acquise mais en dépit de ceci, la distribution des quantités de pollen mesurées est signifi cativement différente au cours d’une même année, d’un site à un autre. Par ailleurs, chaque année a un impact particulier sur les quantités mesurées. Il en a résulté l’identifi cation de trois entités spatiales. La première, la station Ouest, présente toujours les comptes totaux et les maxima les plus forts. En moyenne, il sont 3 fois plus importants qu’ailleurs. De ce point de vue, cette station est totalement à part. Les comptes totaux y sont en constante progression mis à part l’exception de l’année 2002, à l’inverse des maxima qui tendent à diminuer avec le temps depuis 1999 et 2000, années durant lesquelles ils ont atteint des paroxysmes. Cette station, située au cœur d’une source abondante d’ambroisie doit probablement une bonne part de ses caractéristiques à sa situation.

La seconde entité est la station Ville Lasalle. A l’inverse de la station Ouest, elle enregistre les plus faibles concentrations totales mais est en revanche en très nette et régulière augmentation entre 1994 et 2002. En l’espace de 9 ans, elle a vu ses comptes passer du simple au triple et ses maxima quasiment doubler. L’année 2001 est ici celle qui est la moins en phase avec les autres années. Elle était déjà spéciale à l’Ouest, à VL elle se traduit par une absence de pic unique mais une succession de quelques pics de plus faible ampleur. Il s’agit aussi de la station dont nous disposons de la plus faible quantité d’informations concernant sa localisation et la méthode d’échantillonnage. Aussi, un certain nombre de questions se posent quant à son évolution dans le temps et les raisons de celle-ci.

La troisième entité regroupe en fait les deux derniers sites, Centre Ville et Est, qui se comportent de manière assez similaire. Les pics polliniques sont d’un ordre de grandeur assez semblables même si les totaux sont quelques peu différents avec des comptes globaux plus abondants dans

l’Est. Les comptes polliniques du Centre Ville sont par ailleurs toujours un peu plus abondants qu’à VL à part en 1998 et 2001, années pendant lesquelles les totaux sont comparables et en 2002 qui inverse la tendance. On note une certaine stabilité de ces comptes au CV durant la décennie étudiée alors que la tendance est à la baisse dans l’Est.

Finalement, d’un point de vue pollinique, les années 1997 et 1998 sont probablement d’envergure semblable, 1999 très pollinique tend à s’achever relativement tardivement, l’année 2000 est assez proche de 1999 à la différence près que le pic est atteint plus rapidement cette année- là, 2001 se caractérise par une succession inhabituelle de pics de moindre envergure après un démarrage hâtif et fort en août, l’année 2002 est spéciale du point de vue des comptes polliniques obtenus dans les 4 sites et 2003 semble être une année de reprise bien marquée dans l’Ouest notamment. Globalement les années les plus polliniques de la décennie sont la succession des années 1998 à 2001.

Cette description des années polliniques nous amène à nous poser la question de l’évolution des valeurs extrêmes et des risques associés. Il a pu être déterminé que peu importe les conditions atmosphériques de printemps (notamment températures et précipitations) qui infl uencent les quantités saisonnières totales (Comtois et Sherknies, 1989) et peu importe celles du moment qui génèrent des disparités au jour le jour, sur une base saisonnière et régionale, il existe une relative similitude en moyenne, de la distribution du nombre de jours se situant au-delà de certaines valeurs de percentile saisonnier données. En revanche, les sites pris au cas par cas, se comportent différemment les uns par rapport aux autres. Ces valeurs ont ensuite été analysées du point de vue du risque qu’elles font encourir à la population. Pour ce faire, les quantités mesurées sont converties sous la forme de classes de risque telles que défi nies et employées par la ville de Montréal. Le risque majeur, le moins fréquent est évidemment, la plupart du temps, associé à la station Ouest, éventuellement à celle de l’Est et exceptionnellement récemment à Ville Lasalle. La tendance à l’augmentation du risque avec le temps est réelle à Ville Lasalle. Inversement le nombre de jours de risque nul décroît d’année en année. Le risque modéré est assez stable et le risque fort tend à augmenter aussi. Les autres stations ne montrent pas de tendance aussi marquée mais il existe cependant une tendance à l’augmentation du risque fort (R3) et nul (R0) dans l’Ouest, l’Est et au Centre Ville. Nous pouvons éventuellement imaginer que cette observation est liée à un allongement progressif des saisons de pollinisation. Les journées de risque majeur affectent plus largement l’Ouest de l’île et semblent augmenter en nombre également. Ceci nous incite à penser que la variabilité inter journalière pourrait augmenter et entraîner un passage plus fréquent de journées très à risque

à d’autres de risque nul ou faible, donc une augmentation des situations extrêmes. Dans l’Est et au Centre Ville, les conditions semblent inversement s’améliorer pour les allergiques avec une baisse manifeste du nombre de journées de risque fort à majeur. Globalement retenons aussi qu’à l’échelle de l’île de Montréal, même si disparités il y a entre les sites, sur une base régionale, chaque année apporte son lot équivalent de journées dont le risque est compris entre 1 et 3. La variabilité est plus grande avec les extrémités de cette échelle.

A ces conditions polliniques, s’associent des conditions météorologiques qui ont pour effet de moduler les précédentes. Une analyse de ces conditions permet de défi nir différents types de printemps et d’étés. La distribution des paramètres thermiques, de l’humidité, des précipitations (types et durée) de même que la pression atmosphérique et l’ensoleillement a été analysée. Un certain nombre de relations ont pu être identifi ées avec les années polliniques correspondantes. Nous en faisons une petite synthèse récapitulative. Concernant la pluviométrie annuelle (entendre printemps et été), bien que relativement homogène en terme de nombre de jours durant la décennie étudiée puisque l’été compte en moyenne 35 jours de précipitations, on note toutefois une tendance vers un assèchement très marqué au cours des plus récentes années. L’été est en moyenne de moins en moins pluvieux comparativement à la normale (nombre de jours) de saison et de plus en plus sec (quantité de précipitations). En effet, le nombre moyen de jours de précipitations en août est signifi cativement à la baisse comparativement à la normale 1971-2000. On note parallèlement une augmentation du nombre d’événements extrêmes (≥ 25 mm) au printemps de même qu’à la fi n de l’été. En terme de quantité, à partir de 1998 et jusqu’à la fi n de la décennie, à part en 2000, les années (printemps et étés) se trouvent bien en deçà des valeurs normales. Les printemps 1998, 1999, 2001 et 1995 ont particulièrement manqué d’eau mais ce ne fut pas le cas de 2000, 2002 et 1996. Les étés 1998, 1999, 2000, 2001 furent très secs. On peut dire que l’on note depuis 1998, une récurrence d’années particulièrement sèches. A propos du champ de vent, la moyenne de la vitesse du vent durant la période étudiée est toujours supérieure à la normale de saison. Les années 1999 à 2003 sont particulièrement venteuses en août et de 2000 à 2003 en septembre. En été, à part en 1998, toutes les autres années montrent une augmentation signifi cative de la vitesse du vent d’année en année. En terme de direction, le quart SO est dominant en août avec une forte occurrence également du quart NE en 1994, 1995, 1999, 2002 et 2003 et du quart NO en 1996, 1997, 1998 et 2000. Le mois de septembre présente moins de régularité, toutefois dans 9 cas sur 10, le SO domine à part en 2001. Nous pouvons relever une tendance aussi à l’augmentation de la fréquence des vents du NE, surtout sur la fi n de la période.

Enfi n, concernant les types de temps, nous avons vu qu’il demeurait somme toute diffi cile d’attribuer les situations les plus à risque, c’est-à-dire les plus polliniques à des types de temps très spécifi ques. On peut dire globalement que la saison pollinique de l’ambroisie est marquée par une récurrence assez régulière d’un certain nombre de types de temps et que tous peuvent être potentiellement à risque suivant les cas. Certains d’entre eux le sont du fait de leur fréquence d’occurrence importante associée à une charge pollinique moyenne comme c’est le cas du type tempéré sec, d’autres le sont du fait de leur charge pollinique propre plus que de leur fréquence qui est néanmoins relativement importante comme c’est le cas du type tropical humide par exemple ou d’autres le sont aussi, mais il s’agit d’un cas extrême, du fait de leur charge pollinique particulièrement élevée en dépit d’une occurrence extrêmement faible, comme dans le cas du tropical sec. Toutes les associations sont en fait possibles mais on peut globalement les synthétiser ainsi. L’association des types de temps tempéré sec, tropical humide et de transition, lorsqu’ils sont tous trois associés à une forte augmentation de la vitesse du vent, des températures assez chaudes ainsi qu’une baisse de la pression atmosphérique et de l’insolation, explique près de 66% des cas de passage de risque faible à modéré à un risque fort à très élevé. Il en va de même dans 22% des cas avec les types de temps tropical sec et tempéré humide lesquels se caractérisent par une baisse de la vitesse du vent, une augmentation de la pression et de l’insolation. Enfi n, les 13% des cas restants, s’expliquent par l’association des deux types de temps polaires associés à une légère augmentation du vent ainsi qu’une augmentation de la pression et de l’insolation.

Afi n de traduire ceci dans un langage plus météorologique, disons que les types de temps tropical humide et éventuellement de transition, sont plus ou moins associés au passage d’un front chaud, système le long duquel l’air froid recule. De ce fait, l’ascension de l’air chaud se fait sur une plus longue distance à l’avant du front (Leduc et

al., 1985). Le type tropical humide (TT6) pourrait être

associé au passage du front. Il s’agit en fait de remontées d’air chaud et humide en provenance du Sud des Etats- Unis. Le type de transition (TT7) correspond au temps d’alternance, lorsque les masses d’air se succèdent sans nécessairement se ressembler. Le type tempéré sec (TT1) pourrait correspondre à la phase qui précède l’arrivée du front, des situations plus ou moins anticycloniques suivant les cas, suivi du tempéré humide (TT4) qui ferait suite à ce passage. D’après les descriptions des types de temps polaires, il est possible d’associer le type de temps polaire humide (TT2) à l’arrière d’un front froid qui par défi nition est la zone délimitée par l’avance de l’air froid qui du fait de sa densité pousse l’air chaud à s’élever en se glissant sous lui. La vitesse du front est plus rapide que celle du front chaud. Elle peut toutefois être quelque peu ralentie au sol sous l’effet de la rugosité de la surface.

Du fait de la circulation cyclonique, l’air froid du Nord se retrouve dans la partie Ouest ou SO de la dépression. Le type de temps polaire sec (TT5) est quant à lui potentiellement attribuable à une situation anticyclonique froide, avec des vents venant plutôt de l’Est et du NE, des températures maximales particulièrement fraîches pour la saison. Enfi n, le type de temps le plus extrême est le type tropical sec, excessivement chaud, sec, moyennement venteux du SE au SO et tendant à l’être moins encore lorsque le risque augmente, associé potentiellement à des conditions anticycloniques chaudes. Dans ce cas d’anticyclone, c’est la dynamique qui est le plus important facteur et la subsidence s’opère sur une très grande échelle. Le temps est chaud, beau et change peu sous de telles conditions.

Ainsi nous pouvons dire que les risques les plus importants dans chaque type de temps, sont selon les cas plus ou moins liés à l’un ou l’autre des paramètres présentés. Il est possible de caractériser ces 4 types de temps et l’occurrence de risques majeurs de la façon suivante. Dans tous les cas les risques les plus forts sont associés à des brises légères (ex. tropical et tempéré sec) à modérées (tropical humide), voir fortes (transition), et par temps chaud. La plupart du temps, les risques les plus importants apparaissent lorsque le thermomètre dépasse les 28 à 30°C et plus. Enfi n, concernant la direction du vent, elle est plus diffi cile à interpréter. Dans le cas du type tropical sec, les maxima sont associés à tous les vents venant du quart NE. Dans le cas du type tempéré sec, les plus forts sont issus du SE, dans celui du type tropical humide, les vents du Sud mais aussi les occurrences du NW au NE sont susceptibles d’y contribuer et enfi n, lorsque le temps change c’est essentiellement toute la moitié Sud du quadrant qui est en cause avec notamment le SSE. Cela confi rme le fait que le paramètre météorologique le plus déterminant des concentrations polliniques et ce, quelque soit le site de mesure est la température du jour même mais aussi celles des jours précédents, jusqu’à 2 ou 3 jours selon les cas. Ce résultat avait déjà été trouvé précédemment par Comtois et Sherknies (1991) ou encore Raynor et Haynes (1970). Les températures semblent en effet être le meilleur critère qui pourrait, selon Comtois (1995), additionné aux probabilités de précipitations, permettre de prédire avec un succès de 87% les concentrations polliniques. Par ailleurs, le site Ouest présente aussi une corrélation positive et signifi cative avec la vitesse du vent qui pourrait laisser entendre que ce site est plus souvent que les autres sous l’infl uence du transport longue distance. Nous avons déjà avancé ce point lié à sa localisation, à l’extrémité occidentale de l’île. Outre le fait de se trouver dans une source d’ambroisie, il est aussi soumis aux vents chargés de pollen venant du Sud et agit telle une porte laissant entrer les fl ux polliniques du Sud. Une dernière question a ensuite retenu notre attention. Elle concerne la persistance des types de temps et des

risques. Il semble que l’on puisse convenir d’une relative persistance des types de temps d’un jour sur l’autre et que par ailleurs, plus le risque est élevé, plus le risque du jour qui précède tend à l’être aussi. Dans tous les cas, le type de temps tempéré sec est largement prédominant. Le chapitre suivant propose une approche déterministe portant sur la même problématique. Quelques situations typiques seront analysées de manière à identifi er dans le temps et dans l’espace le développement de la couche limite atmosphérique et donc le comportement du pollen. Nous n’avons pas identifi é en effet entre les sites de différences signifi catives de la distribution des risques, ce qui ne veut pas dire pour autant qu’il n’en existe pas. En effet, les données d’observations étant des valeurs quotidiennes et ponctuelles dans l’espace il demeure diffi cile d’en tirer une information de nature plus spatiale. Le MRCC devrait permettre d’entrer dans le détail de ces situations, de manière à estimer si les risques importants générés par ces différentes situations ont la même portée spatio-temporelle les uns les autres.

C

3 – A

Si l’observation in situ et l’analyse statistique des données offrent une image cohérente et intéressante des risques polliniques potentiels au dessus d’une région donnée, seules des analyses plus poussées à l’aide d’outils numériques plus perfectionnés intégrant les principes fondamentaux de la physique de l’atmosphère tels les modèles régionaux du climat peuvent offrir l’occasion d’analyser avec un détail spatio-temporel inconnu jusqu’alors, le comportement d’un nuage pollinique simulé qui se veut être aussi proche que possible de la réalité. Après un historique du développement du modèle numérique utilisé et une description de cet outil et des améliorations qui lui ont été apportées en vue de la prise en charge du pollen, les différents paramètres spécifi ques à ces « simulations pollen » sont abordés. La méthode par emboîtement multiple permet de simuler le comportement du nuage pollinique de l’ambroisie sur une grille de 60X60 nœuds de calculs distancés chacun de 1 km. C’est-à-dire qu’à tous les kilomètres et sur 25 niveaux dans la verticale, un grand nombre d’informations est disponible de nature tant météorologique que pollinique qui permet de suivre le nuage en détail. Les sauvegardes sont réalisées toutes les 15 minutes ce qui offre l’énorme avantage de pouvoir étudier l’évolution du nuage dans le temps avec une précision jusqu’alors impossible avec la seule observation sur le terrain et les techniques d’échantillonnage disponibles. La trajectoire aérobiologique est reproduite dans sa totalité dans le modèle, de l’émission, jusqu’à la déposition du pollen en passant par sa dispersion. L’émission est prescrite suivant une carte de localisation des sources recensées sur le terrain par Collins (1991) et tient compte pour la détermination des fl ux, de paramètres issus de la littérature. Elle est régulière et invariable pour un point donné. Une fois le pollen pris en charge par l’atmosphère, il est soumis à la structure thermodynamique de la couche limite atmosphérique. Une situation typique de fi n d’été est simulée et analysée. Elle permet de voir à quel point de petites variations des conditions atmosphériques peuvent affecter le développement du nuage de façon signifi cative et de fait, les zones touchées par des niveaux de risque plus ou moins élevés.

L’observation de phénomènes in situ suivie de l’analyse statistique des données de pollen mesurées sur le terrain, offre un ensemble de réponses et méthodes déjà exploitées et commentées dans la littérature (Chapitre 1). Les résultats obtenus dans le chapitre 2 bien qu’intéressants laissent apparaître des limites quant à l’interprétation possible des résultats obtenus par le biais d’analyses de ce type ainsi et surtout qu’en terme de niveau de compréhension des phénomènes explicatifs eux-mêmes. Nous avons mis à jour le fait que certains types de temps sont plus à risques que d’autres durant la saison de pollinisation de l’ambroisie dans la région de Montréal suivant leur fréquence d’occurrence ou aussi suivant leur poids dans la balance de la charge pollinique totale, sans que nous ayons pu pour autant en identifi er clairement un plus qu’un autre. Il n’est ainsi absolument pas possible sur la base de ces résultats de tirer des conclusions fermes sur les relations entre niveau de risque et types de temps à Montréal pendant la saison de l’ambroisie. Les explications que l’on est en mesure d’apporter sont essentiellement descriptives. De telles approches présentent donc des limites dont il faut être conscient lors de l’interprétation des résultats. Ces limites