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La dispersion aérienne des pesticides : nouvelles tendances en modélisation
Yves Brunet
To cite this version:
Yves Brunet. La dispersion aérienne des pesticides : nouvelles tendances en modélisation. Pesticides dans l’air, impact sur la santé et les écosystèmes, EnvitéRA Rhône-Alpes., Feb 2013, Lyon, France.
24 p. �hal-02808961�
Pesticides dans l’air, impact sur la santé et les écosystèmes Séminaire scientifique, 6 février 2013, ENS Lyon
La dispersion aérienne des pesticides : nouvelles tendances en modélisation
Yves Brunet
UR Ephyse, Inra, Bordeaux
• Une partie des produits pulvérisés (jusqu'à 40 %) est emportée par le vent
perte d'efficacité, pollution de l'air, retombées à longue distance pesticides sur tous les sites (InVS, jusqu'à plusieurs µg/m3)
tendance saisonnière
• Conséquences
santé humaine
état des écosystèmes
• Besoins
quantifier les niveaux d’exposition dans l’espace trouver des solutions pour les réduire
Les enjeux
Les enjeux
(CORPEN, 2007)
• Se doter de moyens de calcul
quantifier finement les pertes aériennes (dans toutes conditions) évaluer les quantités transportées et les distances de transport déterminer les niveaux d’exposition, de la parcelle au paysage
• Une modélisation pour l’action
analyser l’impact des conditions de pulvérisation évaluer le rôle des conditions climatiques
déterminer le rôle d’aménagements dans la réduction de la contamination
Les enjeux
La modélisation actuelle
(De Luca, 2007)
• Emission
volatilisation
écoulement dans la buse
• Modèles à compartiments
multimédia (atm, eau, sol, sous-sol, océan…) persistence, fugacité
taux de dégradation, coefficients de passage plutôt pour la grande échelle
• Modèles de diffusion
panache gaussien, bouffée gaussienne, dispersion lagrangienne conditions homogènes, stationnaires…
Les principes de modélisation
• Pré-requis
instationnarité jet
interaction avec la végétation dispersion locale
dispersion à l’échelle du paysage
• Difficultés
on ne peut pas tout calculer séparation d’échelle
Les principes de modélisation
• Modélisation locale
échelle = parcelle
domaine = vigne + atmosphère jet = source mobile
calcul des concentrations et flux
• Modélisation régionale
échelle paysage
source = sorties de la parcelle calcul des concentrations et flux
Les principes de modélisation
• Travaux menés par UR Ephyse (Inra, Bordeaux) et UMR Itap (Irstea, SupAgro, Montpellier)
• Thèse de Ali Chahine (2011)
• Projet Modapex (MEDDTL, Ademe)
Modélisation locale
• Modèle atmosphérique
LES (Large-Eddy Simulation, ou
« simulation des grandes échelles ») calcul de la turbulence à échelle fine
Modélisation locale
• Dispersion des aérosols
approche lagrangienne
calcul de la trajectoire de nombreuses gouttelettes
Mesures expérimentales
(Irstea, Montpellier – UMR Itap)
(Arbanats, Graves, Gironde)
Modélisation du jet
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
• Champs de concentration instantanés
Modélisation du jet
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
• Champs de concentration intégrés
Modélisation du jet
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
x
Sensibilité aux conditions de pulvérisation
UR Ephyse & UMR Itap
• Champs de concentration instantanés
Impact d’aménagements
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
Cas 3
Vent // aux rangs sans haie
Cas 4
Vent // aux rangs avec haie Cas 1
Vent ⊥⊥⊥⊥aux rangs sans haie
Cas 2
Vent ⊥⊥⊥⊥ aux rangs avec haie
x/h 30 40 50
Cas 1 7,1 1,2 0,6
Cas 2 2,6 0,7 0,6
Cas 3 35,0 5,8 2,3
Cas 4 3,2 0,8 0,3
vent
(g/m3d'aérosols)
• Champs de concentration intégrés
• Niveaux d'exposition
Impact d’aménagements
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
Changement d’échelle local → → → → régional
• Utilisation du flux comme donnée d’entrée dans un modèle de dispersion régional
• Calcul du flux à un niveau donné
modèle LES
domaine : quelques dizaines de m
Thèse Ali Chahine, UR Ephyse & UMR Itap
• Modélisation du champ de vent sur relief (équation de continuité)
• Dispersion gaussienne sur une petite région, selon le champ de vent
• Modèle BatchDriftX, Irstea, développé par 3Liz
• Modèle gaussien
UMR Itap
Modélisation régionale
Modélisation régionale
Bassin versant de Neffies (Hérault)
3 couples (vent, dir) les plus probables
Cas d’émission max et min, sur plateau et vallée
UR Ephyse & UMR Itap
Modélisation régionale
Bassin versant de Neffies (Hérault)
3 couples (vent, dir) les plus probables
Cas d’émission max et min, sur plateau et vallée
UR Ephyse & UMR Itap
Conclusion
• Un outil de simulation performant…
description très fine des champs de vitesse, concentration, flux…
géométrie et réglage du pulvérisateur, structure de la vigne, conditions de pulvérisation, présence d’aménagements…
• … mais très coûteux !
temps calcul (journées) un code de recherche
• Une sortie utilisable : cartes de flux
génération de champs de concentration pour différentes configurations
fonctions de dispersion (aménagements)
Conclusion
• Un couplage original...
génération de cartes de flux par le modèle local utilisation de ces cartes par le modèle régional calcul de la dispersion à l’échelle du paysage
• … qui peut générer une cartographie des niveaux d’exposition
à l’échelle du paysage à hauteur de respiration sur les écosystèmes
cumulés à volonté
