% & % (5.1)
Cette relation nous montre que :
Les différences les plus grandes sont observées aux faibles altitudes, c’est à dire principalement en période nocturne où la CLA urbaine est souvent plus turbulente et instable : la couche limite subit des contraintes à micro-échelle.
Les différences les plus faibles sont observées aux horaires des maxima globaux de : la couche limite subit alors des contraintes synoptiques.
5.6 Conclusion sur les cas analysés
Ces analyses précises nous ont montrées que pour les quatre journées étudiées :
Même si les comportements dynamiques et thermiques sont différents, les périodes de stabilité observées dans la couche de surface ont un comportement similaire :
106 CHAPITRE 5. ANALYSE DES RÉSULTATS Avant le lever du soleil, le milieu rural est très stable, le milieu urbain proche de la neutra-lité ou légèrement instable. Cela a été observé sur les quatres journées, et l’on retrouve ce phénomène en fin de journée
Le passage à la neutralité en matinée est toujours notablement plus tardif en milieu rural qu’urbain, de 30mn à 2h. En soirée, il apparait par contre aux mêmes heures
En période diurne, le milieu rural et le milieu urbain sont toujours instables, mais les diffé-rences entre les deux ne sont pas systématiquement du même ordre.
Les résultats d’épaisseur de la couche limite montrent de faibles différences entre le deux sites. Contrairement à des études antérieures effectuées en milieux urbains (mais proche de l’océan et/ou d’un relief marqué), la situation de la région Parisienne, avec une topographie faible montre que :
Lors des études précédentes, les effets de fetch et de brise de mer, ou les effets de relief pourraient expliquer des différences marquées de entre les milieux urbains et ruraux. Les faibles différences relevées pendant ECLAP ne sont pas le résultat d’effets de panache urbains car nous avons étudié ici des configurations ou les directions du vent découplaient le site rural d’une influence urbaine.
De par cette faible topographie, le milieu Parisien est alors particulièrement sensible aux advections synoptiques, y compris dans la couche de surface.
Les flux de chaleur sensibles surfaciques !
estimés par sodar sont en moyenne 10 % plus importants en milieu urbain, pour une valeur moyenne de + 30 W m
La structure verticale de la CLA montre sur la plupart des données une interface vers 400-500m : une inversion de température se retrouve à cette altitude, mais on note que ce n’est pas le cas d’autres POI analysées mais non présentées ici. De part et d’autre de cette altitude, l’évolution dynamique de la CLA est très variable en fonction des jours étudiés. De plus, en milieu urbain, on relève en début de journée, la présence d’une couche résiduelle turbulente, chargée en aérosols. Cette couche correspond à une trace dynamique de la couche résiduelle de la veille et n’est pas relevée en milieu rural.
La mise en place de situations météorologiques propices à l’accumulation de polluants ou au contraire leur dispersion, sont avant tout soumises aux conditions synoptiques, et ce, sur des périodes de l’ordre de l’heure.
Étude théorique de la couche limite
urbaine
Modélisation 1D de périodes d’ECLAP
6.1 Introduction
Les études instrumentales précédentes sur plusieurs journées ont permis une bonne connaissance des processus physiques et thermiques pilotant le développement de la CLA. Le passage de l’étude fine sur deux sites à une représentation globale de tous les phénomènes par modélisation tridimen-sionnelle nécessite une étape intermédiaire : la simulation unidimentridimen-sionnelle sur chacun des sites. La simulation unidimensionnelle atmosphérique permet l’étude des processus verticaux. Par dé-finition, on ne tient pas compte de tous les processus horizontaux, le résultat ne peut être que l’expression d’échanges entre différentes couches verticales de l’atmosphère : on considère que l’on simule une colonne d’air qui n’est pas soumise à son environnement. Ce postulat est bien sûr une grosse approximation, mais doit son origine (et son utilisation actuelle) à son faible coût de calcul informatique. De plus, il ne nécessite pas de résoudre le problème complexe des conditions aux limites. Son utilisation semble justifiée dans le cas de notre étude : la mise en place de situa-tions de pollution sur la région Parisienne, dont l’une des causes est justement une faible advection de vent. Dans ce cas, le fait de négliger l’advection doit pouvoir permettre de définir les limites de validité de cette hypothèse pour retrouver les mesures effectuées pendant la campagne ECLAP. Nous allons dans ce chapitre quantifier la validité de cette hypothèse.
Les analyses précédentes nous ont amené à faire différentes modifications et ajouts par rapport à la version standard du modèle Mercure. Le modèle dans sa version standard utilise des hauteurs de rugosité et un vent géostrophique constants. Nous avons repris les parties du modèle sur ces points pour faire varier ces grandeurs, suivant les résultats de nos analyses.
La paramétrisation de surface de Mercure a été comparée à celles de Businger (71) et Mascart (95). Pour tenir compte de hauteurs de rugosité variables, les paramétrisations de surface du modèle ont été remplacées par la paramétrisation de Mascart (95).
Le calcul diagnostique de a été remplacé par une méthode basée sur le Richardson R , pour per-mettre un calcul plus précis de l’échelle de vitesse verticale convective " que nous avons ajouté dans la paramétrisation de surface, pour prendre en compte des modules de vent plus réalistes en période convective.
Nous présentons ici les simulations de trois journées particulières : les 10, 13 et 14 Mars 95 (notés M10, M13 et M14). Comme cela a été présenté lors des analyses, la journée M13 connait un vent faible, contrairement à M10 et M14, où l’advection peut jouer un rôle non négligeable dans le développement de la CLA. La journée M13 servira donc pour des tests de sensibilité dans la suite, et sera la première journée simulée (la simulation sans advection étant, dans son cas,
110 CHAPITRE 6. MODÉLISATION 1D DE PÉRIODES D’ECLAP largement justifiée). Pour les deux autres journées, M10 et M14, nous observerons les limites de cette approximation et quantifierons son impact.
Pour ces simulations, un intéret particulier sera porté à la restitution des paramètres de surface.