MetAir - LPAS - EPFL

Campagne 1999
1
Projet Modélisation
Campagne de mesures intensives 1999 sur la
région grenobloise
Ensemble des résultats et Analyse des
Périodes d'Observations Intensives (POI)
O. Couach, I. Balin, R. Jimenez, P. Quaglia, V. Simeonov, G. Larchevêque, B. Lazzarotto,
J. Kubler, V. Sathya, A. Martilli, M. Junier, Y.-A. Roulet, F. Kirchner,
A. Clappier, B. Calpini & H. Van den Bergh
Laboratoire de Pollution de l'Air
Ecole polytechnique fédérale de lausanne
CH-1015 lausanne, Suisse
(+ +41) 21 693 27 26, fax : (+ +41) 21 693 36 26
olivier.couach@epfl.ch

Campagne 1999
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Projet Modélisation
1. INTRODUCTION........................................................................................................................3
2. INFLUENCE DU RELIEF SUR LA MÉTÉOROLOGIE...................................................................4
2.1. LES VENTS THERMIQUES ..........................................................................................................4
2.2. L'INFLUENCE DYNAMIQUE DU RELIEF ..........................................................................................5
3. CHOIX DES SITES DE MESURES ..............................................................................................6
3.1. MATÉRIEL DE MESURES POUR LA CAMPAGNE 1999.......................................................................6
3.2. COMMENT CHOISIR L'EMPLACEMENT DES SITES DE MESURES ? .......................................................6
3.3. CARACTÉRISTIQUES GÉOGRAPHIQUES......................................................................................10
4. DESCRIPTION DES APPAREILS DE MESURE ET DE LEURS RÉSULTATS ............................11
4.1. ANALYSEURS PONCTUELS ......................................................................................................11
4.1.1. Présentation des mesures effectuées à Saint-Barthélémy du 14 juillet au 15 août 1999 avec
la station mobile EPFL ...........................................................................................................13
4.1.2. Présentation des mesures effectuées à Vif du 14 juillet au 15 août 1999..........................15
4.1.3. Mesures BTX et aldéhydes à Vif au cours de la POI n°1.................................................17
4.2. LE DOAS............................................................................................................................18
4.2.1. Principe de fonctionnement ...........................................................................................18
4.2.2 Résultats de mesures du DOAS basé à Vif (EPFL)..........................................................19
4.3. LE PROFILEUR DE VENT..........................................................................................................24
4.3.1. Principe de fonctionnement ...........................................................................................24
4.3.2. Résultats du profileur de vent ........................................................................................25
4.4. LE LIDAR...........................................................................................................................29
4.4.1. Principe de fonctionnement ...........................................................................................29
4.4.2. Résultats du LIDAR de l'EPFL.......................................................................................30
4.4.3. Résultats du LIDAR de COPARLY au cours de la POI de juillet .......................................35
4.5. MESURES AVION ..................................................................................................................41
4.5.1. Temps de vols sur Grenoble au cours l'été 1999 ............................................................41
4.5.2. Qualité de données ......................................................................................................41
4.5.3 Légende des figures ......................................................................................................41
5. ANALYSES DES POI ...............................................................................................................58
5.1. PREMIÈRE POI DU 24 AU 27 JUILLET .......................................................................................59
5.1.1. Le samedi 24 juillet.......................................................................................................61
5.1.2. Le dimanche 25 juillet ...................................................................................................62
5.1.3. Le lundi 26 juillet ..........................................................................................................63
5.1.4. Le mardi 27 juillet .........................................................................................................65
5.2. DEUXIÈME POI DU 1 AU 3 AOÛT..............................................................................................69
5.2.1. Le lundi 2 août .............................................................................................................71
5.2.2. Le mardi 3 août ............................................................................................................72
5.3. STRUCTURE VERTICALE DE COUCHES.......................................................................................75
6. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES .......................................................................................76
7. RÉFÉRENCES .........................................................................................................................79
ANNEXES ...................................................................................................................................80
A DIRECTOIRE « GRAND_DOMAINE »..............................................................................................80
B DIRECTOIRE « PETIT_DOMAINE »................................................................................................86

Campagne 1999
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Projet Modélisation
1. Introduction
La ville de Grenoble se trouve au carrefour de trois vallées entourées de montagnes s'élevant jusqu'à
plus de 3000 mètres d'altitude. Cette situation géographique particulière empêche une bonne
dispersion des polluants et durant la période estivale, on constate des épisodes de forte pollution
photochimique. Pour mieux comprendre la formation du nuage photochimique et ainsi améliorer la
situation pour les 400'000 habitants de l'agglomération, l'ASOPARG a engagé un projet de
collaboration avec l'EPFL pour la mise en place d'un modèle de qualité de l'air. Cette modélisation se
base sur une approche déterministe, dans le but d'évaluer l'efficacité des réductions des émissions
envisagées par les pouvoirs publics et d'en estimer l'impact sur la qualité de l'air.
La phase initiale de ce projet a consisté à réaliser une campagne de mesure du 2 juillet jusqu’au 13
août 1998. Les mesures recueillies ont permis de construire une base de mesures ponctuelles
chimiques et météorologiques dans le Y grenoblois au sol, et d'estimer les informations manquantes
en matière de mesures pour le domaine de simulation. Deux épisodes de forte pollution
photochimique ont été enregistrés du 17 au 20 juillet et du 8 au 12 août 1998, avec pour ce dernier
des concentrations horaires d'ozone supérieures à 200 µg/m 3 dans le Sud de l'agglomération.
La seconde phase a permis de mettre en place les calculs météorologiques sur les domaines de
calcul choisis au cours des 2 périodes de forte pollution photochimique enregistrées au cours de la
campagne de mesure. Les problèmes rencontrés pour initialiser ces calculs ont montré la forte
stratification de l'atmosphère dans le bassin grenoblois et la complexité de simuler correctement les
bascules d'un courant de Nord à un courant de Sud (amenant généralement la fin de l'épisode
photochimique). Ces simulations météorologiques nous ont amenés à opter pour des appareils de
mesures adaptés à l'étude afin de construire une base de données solide au sol et en altitude.
La troisième phase s'est déroulée au cours de l'été 1999 entre le 15 juillet et le 15 août avec
l'organisation de la campagne de mesure intensive. Son objectif a été de créer la base de mesures
nécessaire pour initialiser le modèle, de tester et de valider ses performances sur une région
complexe comme Grenoble. Cette phase est capitale pour le projet car elle apporte des informations
tridimensionnelles sur la météorologie et la pollution photochimique.
Dans ce rapport, nous rappelons tout d’abord l’importance du relief sur les effets dynamiques, nous
justifions le choix des emplacements des sites de mesures, puis l’ensemble des techniques de
mesures utilisées ainsi que leurs principaux résultats. Enfin, une analyse fine des deux Périodes
d’Observations Intensives (POI) est réalisée, en corrélant l’ensemble des mesures météorologiques et
chimiques dans le Y grenoblois.

Campagne 1999
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Projet Modélisation
2. Influence du relief sur la météorologie
Au niveau des circulations de masses d’air à échelle moyenne, les reliefs influencent grandement la
dynamique des vents dans les vallées. Ils agissent sur les vents par deux types de forçage :
• thermique
• dynamique
2.1. Les vents thermiques
Lorsque dans une vallée, le vent synoptique 1 est faible, le réchauffement et le refroidissement du sol
le long des pentes donnent naissance à des régimes de vents locaux appelés vents thermiques. Ces
vents sont de deux types : vent de pente et vent de vallée.
Pendant la nuit, l’air qui s’est refroidi au contact du sol devient plus lourd que l’air ambiant et s’écoule
le long des pentes sous l’effet de gravité : c’est le vent catabatique. Ces vents catabatiques vont
remplir la vallée d’air froid jusqu’à ce que les températures entre l’air et le sol s’équilibrent. Une
stratification stable se met ainsi en place, limitant les échanges verticaux.
Pendant la journée, le sol réchauffe l’atmosphère par redistribution de l’énergie solaire qu’il reçoit. L’air
chauffé au contact du sol s’élève par flottabilité le long des pentes : c’est le vent anabatique. Le
couplage entre ces mouvements et le réchauffement de l’air sont les deux mécanismes responsables
de la destruction de l’inversion de vallée. Ces mouvements transverses à la vallée sont appelés vents
de pentes par opposition aux vents de vallée qui suivent l’axe de celle-ci.
Figure 2.1. Evolution des brises de pentes au cours du cycle diurne
Ces vents de vallée ont pour origine le gradient de pression horizontal créé par les vents de pentes.
En effet, le vent anabatique crée un appel d’air qui va induire un vent qui remonte la vallée, alors que
les vents catabatiques auront l’effet inverse. Souvent appelés brise de montagne la nuit, ils se mettent
en place entre le sol et 400 mètres d’altitude avec des intensités variant de 1 à 8 m/s.
1 Vent qui souffle à haute altitude (5000 à 7000 mètres)

Campagne 1999
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Projet Modélisation
Figure 2.2. Vents de vallée le jour et la nuit
2.2. L'influence dynamique du relief
L’autre influence principale sur ces circulations d’air méso-échelle est la topographie de la région.
Cette influence, purement dynamique, est désignée sous le nom de circulations forcées
mécaniquement. Le relief va jouer un rôle d’obstacle pour le vent synoptique. Si ce vent est orienté
dans le même sens que la vallée, il est canalisé et accéléré aux endroits où celle-ci se resserre.
Par contre, si le vent et la vallée ne sont pas orientés de la même manière, alors la vallée est
« protégée », et le vent synoptique n’y pénètre pas. Dans le cas d’un relief complexe, avec plusieurs
vallées se rejoignant et non rectilignes, la prévision du vent devient plus délicate. Ainsi, par effet de
canalisation, celui-ci peut « remonter » des vallées qui n’ont pas le même sens que le vent synoptique
comme c’est le cas pour la vallée de Voreppe sur Grenoble.
Les différents phénomènes évoqués ci-dessus pour les vents thermiques et synoptiques, peuvent
évidemment se combiner en s’ajoutant ou en entrant en compétition. Pour un relief aussi complexe
que le Y grenoblois, il va falloir prendre en compte les forçages du relief sur la dynamique de
l’atmosphère avec suffisamment de précision, car ce sont eux qui vont principalement gouverner la
circulation des masses d’air.

Campagne 1999
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Projet Modélisation
3. Choix des sites de mesures
La pollution photochimique étant un phénomène tridimensionnel, il convient de compléter les mesures
ponctuelles au sol par un véritable sondage de l’atmosphère effectué par des appareils de mesures
sophistiqués. La pré-campagne de mesure de l'été 1998 a montré une forte stratification de la couche
d'air lors des épisodes de pollution photochimique estivaux. Au cours de la campagne de mesure
intensive 1999, il a été déployé un DOAS, 2 LIDAR et 2 profileurs de vents (principes de mesures
décrits dans le chapitre suivant ). Trois jours de mesures aéroportées ont été réalisés lors des pics de
pollution photochimique.
Lors de la campagne 1999, des mesures en continu ont été faites du 15 juillet au 15 août avec les
analyseurs ponctuels mobiles, le DOAS et le profileur de vent. De plus des mesures intensives ont été
réalisées du 24 au 27 juillet et du 2 au 3 août au cours de deux POI (Périodes d'Observation
Intensives) avec les mesures complémentaires des LIDAR, de l'avion et certaines analyses
chimiques.
3.1. Matériel de mesures pour la campagne 1999
Pour toute la campagne, les instruments de mesures suivants ont été installés et leur maintenance et
calibration ont été faites par les personnes de l'EPFL et par les techniciens ASCOPARG:
• 4 cabines de mesures météorologiques (vent, température) et chimiques (O 3 et NOx) de
l’ASCOPARG,
• 1 station mobile de l’EPFL mesure de vent, température, humidité, radiation solaire, O 3 , NOx,
SO 2 , CO et poussières,
• Le profileur de vent micro-ondes DEGREWIND de la société DEGREANE, qui permet
également de mesurer la vitesse et la direction du vent depuis le sol jusqu'à 3 km d'altitude,
avec un point tous les 150 m environ,
• Le DOAS de l’EPFL qui permet de mesurer simultanément la concentration moyenne sur 1
km de plusieurs polluants en utilisant un puissant faisceau lumineux.
Pour les périodes de mesures intensives, tous les moyens de mesure sont utilisés au maximum de
leurs capacités et des mesures tridimensionnelles ont été réalisées avec:
• Le LIDAR de l’EPFL, appareil permettant de mesurer par laser les concentrations d'ozone
depuis le sol jusqu'à 3 km d'altitude avec une mesure tous les 150 mètres,
• Le LIDAR de la ville de LYON équipé d’un profileur de vent Sodar REMTEC,
• Le moto planeur de la société METAIR,
• Mesures de COV par prélèvement à l'aide de canister (hydrocarbure) et de cartouches
imprégnées de DNPH (carbonyles).
3.2. Comment choisir l'emplacement des sites de mesures?
Les sites de mesures ont été choisis par rapport aux critères suivants:
• Disposition des stations fixes du réseau ASCOPARG mesurant l'ozone et la météorologie
• Topographie du Y grenoblois
• Base de données de la pré campagne de mesure 1998
• Caractéristiques de la mesure réalisée (ponctuel, profil horizontal, profil vertical)
Les analyseurs ponctuels ont été positionnés sur les mêmes sites que la campagne 1998, et les deux
supplémentaires ont été positionnés au Versoud et à Saint-Nizier afin d'obtenir une information sur
l'ozone en altitude proche de Grenoble et en dehors du panache de la ville. La carte ci-dessous met
en évidence l'importance des moyens mis en place dans le Sud de l'agglomération, car il s'agit de la
zone où les concentrations les plus élevées en ozone sont habituellement enregistrées. La mesure
couplée entre le LIDAR et le profileur de vent est importante car elle apporte une information sur le
flux vertical d'ozone.

Campagne 1999
7
Projet Modélisation
Ces informations sont toutes très importantes car elles vont permettre de mieux comprendre les
processus de formation des pics d'ozone sur le sud de Grenoble et permettre de modéliser finement
les processus chimique et météorologique mis en jeux dans cette région à la topographie marquée.
Carte 3.2.1. Emplacement des sites de mesures sur l'agglomération grenobloise

Campagne 1999
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Projet Modélisation
• Site de Voreppe
Le site de Voreppe a accueilli le LIDAR de la
ville de Lyon au cours de la première POI entre
le 26 et le 27 juillet. Des profils verticaux de
concentrations d'ozone et de vent (radar
Remtec situé sur le camion) ont été réalisés
durant 58 heures. Des mesures de
température, d'humidité et de pression au sol
ont aussi été effectuées. Cette mesure a été
complétée par une mesure au sol de l'ozone et
des oxydes d'azote effectuée dans une cabine
ASCOPARG qui est restée sur ce site tout au
long de la campagne 1999.
• Site de Saint-Barthélémy
Au cours de la campagne 1998, la station de
Saint-Barthélémy a enregistré les
concentrations horaires d'ozone les plus
élevées (jusqu'à 120 ppb). Elle s'est avérée
être un bon indicateur de la pollution
photochimique grenobloise. Située à environ
15 km du centre urbain, à l'entrée du parc
régional du Vercors, c'est une station de type
rural. La station mobile de l'EPFL, positionnée
sur ce site au milieu d'un champ pour ne pas
être influencée par les phénomènes locaux
comme un bosquet d'arbre ou une route a
effectué des mesures ponctuelles d'ozone, de
dioxyde d'azote, de dioxyde de souffre, de
monoxyde de carbone et des poussières
(PM10) et des mesures météorologiques (vent,
humidité, température et flux solaire).
• Site de Vif
La photo illustre de gauche à droite le système
DOAS avec son faisceau visible horizontal, la
remorque d'acquisition du profileur de vent
Degreane, la remorque LIDAR de l'EPFL et
dans le fond, la cabine contenant les appareils
de mesures ponctuelles d'ozone, des oxydes
d'azote, de pression et de la température ainsi
qu'un mât météo permettant la mesure du vent
à 5 mètres. L'analyse journalière de l'ensemble
de ces données observées dans le sud de
l'agglomération en relation avec l'ingénieur
ASCOPARG et Metair, plus un bulletin spécial
de Météo-France a permis de déclencher les
POI.
• Site de la Terrasse
Photo 3.2.1. Camion LIDAR Coparly
Photo 3.2.2. Situation de la station de
St-Barthélémy dans le parc régional du vercors
Photo 3.2.3. Appareils sophistiqués (DOAS,
LIDAR, profileur) de mesures dans la cours de
l'école Champollion de Vif
Le site de la Terrasse se situe à 20,5 km du centre de Grenoble. Il a été choisi afin d'avoir plus
d'informations sur le flux d'ozone dans la vallée du Gresivaudan. C'est une station de type rural qui ne
va pas voir le panache de la ville sauf sous vent du sud comme cela a été le cas lors de l'épisode de
pollution photochimique entre le 18 et le 20 juillet 1998. Les maxima ont toujours été atteints au

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Projet Modélisation
sud de l'agglomération mais, le 20 juillet, le vent du sud a soufflé violemment et balayé le panache
photochimique sur la commune de la Terrasse.
• Site de Saint-Nizier
Ce site a été choisi afin d'observer l'évolution
de l'ozone en altitude proche de Grenoble. Il
se trouve à 5,9 km à vol d'oiseau du centre de
Grenoble à l'altitude de 1030 mètres alors que
la cuvette grenobloise se situe à environ 200
mètres. Les mesures du Casset, situé après le
col du Lautaret, sont la seule information
régulière sur l'ozone en altitude. Ce site de
mesure a donc été choisi afin de compléter la
mesure réalisée à Saint-Barthélémy et de
corréler ses résultats avec la mesure ozone
verticale des 2 LIDAR engagés dans cette
campagne.
Photo 3.2.4. Mât météorologique de la station
de Saint-Nizier et vue sur la ville de Grenoble
et la chaîne de Belledonne.
• Site du Versoud
Le site du Versoud a été le camp de base du
moto planeur de Metair. Un analyseur
ponctuel a été placé à côté de l'aéroport et du
DOAS de l'INERIS. Ce dernier n'ayant pas
fonctionné, seules les données de l'analyseur
ponctuel sont disponibles. Afin d'être
opérationnel une fois la POI déclenchée, il
fallait compter 24 heures avant le décollage de
l'avion et ses premières mesures. Chaque jour
de vol a été constitué par un vol le matin
(atmosphère mal mélangée) et un vol dans
l'après-midi (atmosphère bien mélangée). Un
vol type est représenté sur la carte ci-dessous,
et montre la trajectoire horizontale de l'avion
qui réalise ensuite un profil vertical dans
chaque vallée de Grenoble ainsi que des
profils horizontaux à différents niveaux
d'altitude afin d'avoir une image de la
composition de la couche limite planétaire.
Photo 3.2.5. Avion Metair sur l'aéroport du
Versoud avec le pilote et l'opérateur
Carte 3.2.2. Trajectoire typique de vol du moto planeur Metair au cours des 3 jours de vols
sur Grenoble et ses environs

Campagne 1999
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Projet Modélisation
3.3. Caractéristiques géographiques
Dans le cadre de cette étude, le choix des sites de mesures pour les stations mobiles s'est fait
indépendamment des critères de choix des sites de surveillance classique du réseau (densité de
population, la proximité des sources de pollution, la topographie et la climatologie du site). Le but de
l'étude étant d'amener à une meilleure compréhension de la pollution photochimique, les sites de
mesures sont de type rural et sont répartis dans les 3 vallées du Y grenoblois à différentes altitudes.
Cet effort de mesures a été renforcé dans le sud de l'agglomération car c'est là que les plus fortes
concentrations d'ozone sont enregistrées.
La colonne type donne une information sur le site suivant les 4 catégories suivantes qui sont sites de
proximité, sites de fond, sites de forte fréquentation et sites ruraux.
• Sites de mesures mobiles
Nom du lieu Type Latitude (°) Longitude (°) Altitude (m)
St-Barthélémy rural 5.630 45.000 620
Vif fond semi-urbain 5.678 45.058 302
St-Nizier rural montagne 5.647 45.189 1030
Le Versoud rural 5.851 45.219 216
La Terrasse rural 5.930 45.320 240
Voreppe rural 5.640 45.270 192
• Sites de mesures fixes
Nom du lieu Type Latitude (°) Longitude (°) Altitude (m)
Champ-sur-Drac poximité industrie 5.730 45.080 267
Villeneuve fond urbain 5.736 45.161 219
Fontaine fond urbain 5.688 45.192 210
Le Versoud rural 5.851 45.219 216
Charavines rural 5.519 45.428 491

Campagne 1999
11
Projet Modélisation
4. Description des appareils de mesure et de leurs résultats
4.1. Analyseurs ponctuels
L'ensemble des mesures ponctuelles associe une mesure chimique (ozone et dioxyde d'azote) et une
mesure météorologique (vent et température). Cet effort a été fait car l'expérience acquise au cours
des autres campagnes de mesures a montré que la mesure de O3 au sol est très difficilement
exploitable sans une mesure météorologique tel que le vent et la température.
Dans ce chapitre, nous ne décrirons pas les détails techniques des analyseurs ponctuels car ce travail
a été réalisé d'une manière approfondie dans le rapport de campagne 1998 2 . Nous rappelons
simplement les différentes techniques de mesures des instruments chimiques et météorologiques
dont les résultats sont présentés ci -après.
Mesures chimiques
O 3
NO x
SO 2
CO
PM10
BTX
COV
Principe de mesure
Absorption UV
Chimiluminescence
Fluorescence UV
Absorption IR
Différence d'absorption lumineuse
Prélèvement par échantillonneur passif
Prélèvement par canister et cartouches
L'ensemble des mesures de vent a été réalisé à plus de 5 mètres de haut.
Mesures météorologiques
Vent
Humidité
Température
Radiation solaire
Principe de mesure
Girouette + anémomètre
Hygromètre
Filament Platine
Pyranomètre
Les tableaux suivants présentent les mesures exactes réalisées sur les 6 stations mobiles de
mesures ponctuelles. Ci-dessous celles réalisées avec la station mobile de l'EPFL située au sud de
Grenoble à la limite du parc national du Vercors dans le village de Saint-Barthélémy.
Saint-Barthélémy
Station mobile EPFL
Composants Temps d’intégration Résolution des appareils Marque des
appareils
O 3 15 min 1 ppb Dasibi 1008 AH
SO 2 15 min 1 ppb Dasibi 4108
CO 15 min 100 ppb Dasibi 3008
NO 15 min 1 ppb Dasibi 2108
NO x 15 min 1 ppb Dasibi 2108
Poussières 15 min 0.002 mg/m 3 Dasibi 7001
Direction du vent 15 min 1° Thies Clima
Vitesse du vent 15 min 0,2 % Thies Clima
Température 15 min 0,3° Thies Clima
Humidité 15 min 3 % Thies Clima
Radiation solaire 15 min 3 % PH Schenk
L'ensemble des autres appareils a été mis en place dans des cabines climatisées. Seul une différence
de type d'analyseur d'ozone est à noter entre le site de Vif et les autres sites mobiles de Voreppe, du
Versoud, de la Terrasse et de Saint-Nizier.
2 Campagne de mesure 1998 de la pollution de l'air sur la région grenobloise - Rapport disponible à
l'ASCOPARG et à l'EPFL

Campagne 1999
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Projet Modélisation
Vif - Ecole Champollion Cabine ASCOPARG
Composants Temps d’intégration Résolution des appareils Marque des
appareils
O 3 15 min 1 ppb Dasibi 1008 AH
(appareil EPFL)
NOx 15 min 1 ppb AC31M (LCD)
Environnement
SA
Direction du vent 15 min 1° YOUNG 5103V
Vitesse du vent 15 min 0,2 % YOUNG 5103V
Température 15 min 0,3° sonde PT100 3
fils JUMO
REGULATION
Pression 0,1 hPA VAISALA
sensor system
Voreppe - Le Versoud
Saint-Nizier - La Terrasse
Cabine ASCOPARG
Composants Temps d’intégration Résolution des appareils Marque des
appareils
O 3 15 min 1 ppb O341M (LCD)
Environnement
SA
NOx 15 min 1 ppb AC31M (LCD)
Environnement
SA
Direction du vent 15 min 1° YOUNG 5103V
Vitesse du vent 15 min 0,2 % YOUNG 5103V
Température 15 min 0,3° sonde PT100 3
fils JUMO
REGULATION
Thies Clima

Campagne 1999
13
Projet Modélisation
4.1.1. Présentation des mesures effectuées à Saint-Barthélémy du 14 juillet au 15 août 1999
avec la station mobile EPFL
120.00
Ozone à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
100.00
8 0 . 0 0
O3 [ppb]
6 0 . 0 0
4 0 . 0 0
2 0 . 0 0
0.00
14-juil 19-juil 24-juil 29-juil 3-août 8 - a o û t 13-août
35.00
30.00
NO & NO2 à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
N O
N O 2
25.00
NO & NO2 [ppb]
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
14-juil 19-juil 24-juil 29-juil 3-août 8-août 13-août
100.00
Poussières à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
90.00
80.00
Poussières [microg/m3]
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
14-juil 19-juil 24-juil 29-juil 3-août 8-août 13-août
6.00
5.00
CO et SO2 à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
S O 2
C O
1.40
1.20
4.00
1.00
SO2 [ppb]
3.00
0.80
0.60
CO [ppm]
2.00
0.40
1.00
0.20
0.00
0.00
14-juil 19-juil 24-juil 29-juil 3-août 8-août 12-août

Campagne 1999
14
Projet Modélisation
Radiation solaire à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
1000
800
Radiatin solaire [W/m2]
600
400
200
0
14/7/99 0:00 19/7/99 0:00 24/7/99 0:00 29/7/99 0:00 3/8/99 0:00 8/8/99 0:00 13/8/99 0:00
305
Température et humidité à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
120
300
100
80
Température [K]
295
290
60
40
285
Temp
Humid
20
280
14/7/99 0:00 19/7/99 0:00 24/7/99 0:00 29/7/99 0:00 3/8/99 0:00 8/8/99 0:00 13/8/99 0:00
0
350
Direction et vitesse du vent à St Barthélémy du 14 juillet au 15 août 99
WDir
WVel
8
300
7
250
6
Direction du vent [°]
200
150
100
5
4
3
2
Vitesse du vent [m/s]
50
1
0
14-juil 19-juil 24-juil 29-juil 3-août 8-août 12-août
0

Campagne 1999
15
Projet Modélisation
4.1.2. Présentation des mesures effectuées à Vif du 14 juillet au 15 août 1999
100.00
Ozone à Vif du 14 juillet au 13 août 1999
80.00
60.00
O3 [ppb]
40.00
20.00
0.00
14/07/99 00:00 19/07/99 00:00 24/07/99 00:00 29/07/99 00:00 03/08/99 00:00 08/08/99 00:00 13/08/99 00:00
30.00
25.00
NO & NO2 à Vif du 14 juillet au 13 août 1999
NO
NO2
20.00
NO & NO2 [ppb]
15.00
10.00
5.00
0.00
14/07/99 00:00 19/07/99 00:00 24/07/99 00:00 29/07/99 00:00 03/08/99 00:00 08/08/99 00:00 13/08/99 00:00

Campagne 1999
16
Projet Modélisation
40
Température à Vif du 14 juillet au 13 août 1999
35
Température [°C]
30
25
20
15
10
14/07/99 00:00 19/07/99 00:00 24/07/99 00:00 29/07/99 00:00 03/08/99 00:00 08/08/99 00:00 13/08/99 00:00
360
320
Direction et vitesse du vent à Vif du 14 juillet au 13 août 1999
W Dir
W Vel
14
12
Dirction du vent [°]
280
240
200
160
120
80
40
10
8
6
4
2
Vitesse du vent [m/s]
0
0
14/07/99 00:00 19/07/99 00:00 24/07/99 00:00 29/07/99 00:00 03/08/99 00:00 08/08/99 00:00 13/08/99 00:00
990
Pression à Vif du 14 juillet au 13 août 1999
985
Pression [mbar]
980
975
970
965
14/07/99 00:00 19/07/99 00:00 24/07/99 00:00 29/07/99 00:00 03/08/99 00:00 08/08/99 00:00 13/08/99 00:00

Campagne 1999
17
Projet Modélisation
4.1.3. Mesures BTX et aldéhydes à Vif au cours de la POI n°1
Les mesures BTEX et aldéhydes ont été réalisées sur le site de Vif par le personnel EPFL au cours
du 26 et du 27 juillet 1999. Ces 2 jours de mesures correspondent au déclenchement de la première
POI de cette campagne où des niveaux de concentrations horaires d'ozones supérieurs à 90 ppb ont
été enregistrés. Ces capteurs ont été positionnés dans la cabine de l'ASCOPARG situé dans la cour
de l'école Champollion. Les mesures BTX ont été réalisées par tubes passifs et canisters. Les
mesures aldéhydes (HCHO, acétone, etc.) ont été réalisées par cartouche DNPH. Ces échantillons
ont alors été analysés au laboratoire de l'Ecole des Mines de Douai.
Date et heure
du prélèvement
le 26/07/1999
à 18h20
durée : 6h
le 27/07/1998
à 00h50
durée : 6h
le 27/07/1999
à 07h30
durée : 6h
le 27/07/1999
à 14h00
durée : 6h
le 27/07/1999
à 20h30
durée : 6h
le 28/07/1999
à 02h00
durée : 6h
Identification du canister ECO 38001 ECO 38003 ECO 38006 ECO 38005 ECO 38004 ECO 38002
COMPOSE
TENEUR
(ppb)
TENEUR
(ppb)
TENEUR
(ppb)
TENEUR
(ppb)
TENEUR
(ppb)
TENEUR
(ppb)
Ethylène 0.86 1.32 1.83 1.57 0.79 0.98
Benzène 0.28 0.35 0.42 0.41 0.25 0.23
Toluène 0.92 0.85 0.79 1.15 1.05 0.79
Méta + para-xylène 0.14 0.36 0.36 0.25 0.24 0.30
Ortho-xylène 0.07 0.15 0.13 0.11 0.10 0.12
Date du prélèvement
le 26/07/1999
à 18h10
durée : 6h10min
le 27/07/1998
à 00h50
durée : 6h
le 27/07/1999
à 06h15
durée : 6h
le 27/07/1999
à 12h20
durée : 6h
le 27/07/1999
à 18h25
durée : 6h
COMPOSE
TENEUR TENEUR TENEUR TENEUR TENEUR TENEUR
(µg/m 3 ) (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) (µg/m 3 )
Formaldéhyde 6.2 1.69 2.75 5.0 8.2 -
Acétaldéhyde 2.10 2.01 1.72 2.38 2.73 -
Acétone 6.7 7.3 6.9 7.4 8.1 -
L'ensemble de ces mesures a été réalisé sur le site de Vif afin de pouvoir être comparé aux résultats
DOAS. Ces comparaisons sont présentées dans la partie 5.1 de ce rapport.

Campagne 1999
18
Projet Modélisation
4.2. Le DOAS
Le DOAS, système relativement récent, permet de mesurer simultanément la concentration de
nombreux gaz dans l’atmosphère (NO, NO 2 , O 3 , SO 2 , HCHO, HONO, OH, NO 3 , CIO, CCIO et BrO).
La mesure DOAS donne la concentration moyenne de ces gaz sur un trajet horizontal de quelques
centaines de mètres à 1 kilomètre. Il est donc peu sensible aux sources ponctuelles et
particulièrement bien adapté pour la comparaison avec les résultats de modèle numérique où on
utilise des grilles de l'ordre du kilomètre.
4.2.1. Principe de fonctionnement
Photo 4.2. Le DOAS dans la cour de l’école de Vif
Un faisceau de lumière se propageant dans l'air, est atténué par les différents gaz qui le compose, par
absorbtion, selon la loi de Lambert :
I
λ
= I 0
exp( −ε
L)
λ
λ
avec
I
λ
intensité du rayonnement détecté
I intensité du rayonnement émis
λ0
ε coefficient d’extinction (m -1 ) dépendant du gaz considéré et proportionnel à sa
λ
concentration (ε λ =σ λ .c)
L longueur du chemin parcouru (m)
Comme chaque gaz a un spectre d’absorption qui lui est propre et qui constitue sa «signature »
spectrale, lorsqu'une certaine longueur d’onde est absorbée il est possible d'en déduire la présence
d’un certain gaz ainsi que sa concentration (après étalonnage).
Le principe du DOAS est d’émettre dans l’atmosphère un faisceau de large bande spectrale (allant
des UV aux IR), de capter ce rayonnement après un parcours de 100 à 1000 mètres, et enfin, d’en
déduire la concentration de chaque gaz à partir de la différence entre les intensités spectrales émises
et reçues.
Pour calculer ces concentrations on procède ainsi:
• Dans un premier temps on établit le spectre d’absorption de chaque gaz pour une longueur et une
concentration de référence.
• Puis, on considère que le spectre différentiel résulte d’une combinaison linéaire des spectres des
différents gaz contenus dans l’atmosphère.
•
avec
N
DA mesuré = ∑ Cst * Ci
* DAref
, i
i=
1
DA
mesuré
spectre différentiel mesuré

Campagne 1999
19
Projet Modélisation
C
i
concentration du gaz
DA
ref , i
spectre différentiel du gaz i dans les conditions d’étalonnage
Cst Constante dépendant entre autre des conditions d’étalonnage (concentration et
longueur de référence)et d’expérimentation (chemin parcouru par les rayons)
• De là, il suffit de trouver la distribution de concentrations de chaque gaz qui permet de minimiser
l’écart entre le spectre mesuré et celui calculé par combinaison linéaire.
PSU /
SHUTTERS
LIGHT EMITTER
LIGHT
SOURCE
LIGHT RECEIVER
(TELESCOPE)
OPTICAL
FIBER
RETRO-
REFLECTOR
STEPPER
MOTOR
OMA /
SCANNER-PMT
DIFFRACTION
GRATING
COMPUTER
COLLIMATING
MIRROR
FOCUSING
MIRROR
SPECTROGRAPH
Figure 4.2.1. Diagramme schématique d'un DOAS monostatique.
4.2.2 Résultats de mesures du DOAS basé à Vif (EPFL)
Description de l’appareil utilisé
L’appareil utilisé au cours de la campagne de Grenoble est un système DOAS disponible
commercialement (DOAS 2000®, Thermo Environnemental Instruments Inc.) et actuellement en train
d’être optimisé à l’EPFL. Il est constitué d’un télescope coaxial Cassegrain f/8, 8‘’ dans lequel une
lumière émise par une lampe à Xénon haute pression 150 Watt est collectée et dirigée à travers
l’atmosphère jusqu’à un rétro-réflecteur à 7 coins cubes. Le faisceau de lumière réfléchi, collecté dans
le même télescope, est focalisé sur une fibre optique pour être alors transmis sur un spectromètre
Czerny-Turner f/3.9, 0.2 mètres de focale, équipé d’un raiseau à 600 traits/mm. La lumière dispersée
par le réseau est linéairement scannée à 30 Hz par un système électromécanique à fente oscillante et
détectée par un tube photo-multiplicateur placé derrière le scanner. La position du scanner est
recalculée en temps réel et controlée par un système d'interférométrie optique. Un logiciel travaillant
sous Windows® est utilisé pour piloter le système, et faire l’acquisition et le traitement des données.

Campagne 1999
20
Projet Modélisation
Site et période de mesures
Le système DOAS de l’EPFL a été placé dans la cour de l’école primaire de Vif, située à 15 km au
sud de Grenoble. Le rétro-réflecteur du DOAS a été placé à 5,50 mètres au-dessus du sol sur un
pylône électrique en béton. La séparation physique entre l’émetteur/récepteur et le rétro-réflecteur
était de 484 m. La longueur du chemin optique totale était donc de 968 m. Le faisceau de lumière a
une altitude moyenne de 3,50 mètres et passe au-dessus d’un champ de mais et d’une petite route.
Au niveau du site principal dans la cours de l’école, le télescope de DOAS (émetteur/récepteur), le
spectromètre et la lampe à Xénon se trouvaient dans une boite contrôlée en température et
maintenue à 23 °C. Cet appareil a fonctionné de manière continue du 15 juillet au 16 août 1999. Plus
de 14 000 spectres en plein air à 5 longueurs d’ondes différentes ont été enregistrés au cours de
cette période. Chaque enregistrement de spectre couvre une fenêtre de 36 nm (c’est-à-dire 16 nm à
droite et à gauche de la longueur d’onde centrale). Ces longueurs d’onde centrales ont été
sélectionnées pour optimiser le rapport signal/bruit par rapport au composé mesuré (voir table1).
Concernant les temps de résolution, le temps d’acquisition a été fixé à 2 minutes durant la première
partie de la campagne (15-22 juillet 1999) et étendu à 3 minutes pour la seconde partie de la période
(22 juillet–16 août 1999).
Longeur d'onde centrale Composés Limite de détection Composés interférents
[nm]
cibles (LDL - estimée) [ppb]
262
BTEX 1.2-8.5
O 2
(compound
dependent)
O 3 3.3
283 O3 1.9 SO 2
315
SO 2 0.4
O 3 , NO 2
HCHO 2.4
345 HCHO 3.4 NO 2 , HONO
430 NO 2 0.5 None
Contrôle de qualité
Tableau 4.2.2. Echelle de spectre et composés mesurés par le DOAS à Vif
Chaque jour le DOAS a été réaligné de façon manuelle. La perte d’alignement par jour a été environ
de 1-2 % ce qui est acceptable pour une installation provisoire. La recalibration du spectromètre a été
faite automatiquement toutes les 8 heures par une lampe à mercure. L’acquisition des données a été
réalisée par un processus de calage par déplacement en fréquence. L’ensemble des algorithmes
réalisant ces opérations ont été dévelopés à l’EPFL.
10
Light Intensity [au]
1
0.1
0.01
Date
262 nm 283 nm 315 nm 345 nm 430 nm
Figure 4.2.2.1. Intensité lumineuse maximum aux 5 longueurs d'ondes enregistrées en continu du 15
juillet au 16 août 1999. Il est à noter que l'intensité à 262 nm (UV) est d'un ordre de magnitude plus
bas que celle à 430 nm (visible).

Campagne 1999
21
Projet Modélisation
120%
Relative Light Intensity [-]
100%
80%
60%
40%
20%
-0.93% / day
-1.14% / day
0%
Date
262 nm 430 nm Linear (430 nm) Linear (262 nm)
Figure 4.2.2.2. Intensité lumineuse relative aux 2 longueurs d'ondes suivantes (centrées à 262 et
430 nm) du 15 juillet au 16 août 1999; la perte d'alignement par jour est d'environs de 1 à 2 %
Résultats DOAS à Vif
90
80
70
60
O3 [ppb]
50
40
30
20
10
0
7/15 7/17 7/19 7/21 7/23 7/25 7/27 7/29 7/31 8/2 8/4 8/6 8/8 8/10 8/12 8/14 8/16
Date
O3 (283 nm)
Figure 4.2.2.3. Concentrations d'ozone mesurées à partir du spectre centré à 283 nm
du 15 juillet au 16 août 1999

Campagne 1999
22
Projet Modélisation
50
45
40
35
NO2 [ppb]
30
25
20
15
10
5
0
7/15 7/17 7/19 7/21 7/23 7/25 7/27 7/29 7/31 8/2 8/4 8/6 8/8 8/10 8/12 8/14 8/16
Date
NO2 (430 nm)
Figure 4.2.2.4. Concentrations de dioxyde d'azote mesurées à partir du spectre centré à 430 nm du
15 juillet au 16 août 1999
14
12
SO2, HCHO [ppb]
10
8
6
4
2
0
7/15 7/17 7/19 7/21 7/23 7/25 7/27 7/29 7/31 8/2 8/4 8/6 8/8 8/10 8/12 8/14 8/16
Date
SO2 (315 nm)
HCHO (315 nm)
Figure 4.2.2.5. Concentration de dioxyde de soufre et de formaldéhyde (HCHO) mesurées
à partir du spectre centré à 315 nm du 15 juillet au 16 août 1999

Campagne 1999
23
Projet Modélisation
90
80
70
60
O3 [ppb]
50
40
30
20
10
0
7/15 7/17 7/19 7/21 7/23 7/25 7/27 7/29 7/31 8/2 8/4 8/6 8/8 8/10 8/12 8/14 8/16
Date
O3 (262 nm)
O3 (283 nm)
Figure 4.2.2.7. Concentrations d'ozone retrouvées à partir du spectre centré à 262 et 283 nm du 15
juillet au 16 août 1999; on peut noter une différence pour les hautes concentrations qui est due
l'inexactitude du spectre de référence de l'oxygène à 262 nm.
HCHO [ppb]
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
90
80
70
60
50
40
30
20
10
O3 [ppb]
0.00
0
15/7 17/7 19/7 21/7 23/7 25/7 27/7 29/7 31/7 2/8 4/8 6/8 8/8 10/8 12/8 14/8 16/8
Date
HCHO (315 nm)
O3 (283 nm)
Figure 4.2.2.8. Concentrations d'ozone retrouvées à partir du spectre 283 nm et concentrations de
formaldéhyde (HCHO) retrouvées à partir du spectre à 315 nm, du 15 juillet au 16 août 1999
La concentration de formaldéhyde a été déterminée à partir des spectres de 315 nm car à 283 nm le
résultat est moins fiable à cause de l’interférence avec le dioxyde d'azote. Le graphe ci-dessus
montre que l’évolution des concentrations de formaldéhyde suit bien celle de l’ozone, ce qui prouve
que le formaldéhyde à Vif est d'origine photochimique.

Campagne 1999
24
Projet Modélisation
4.3. Le profileur de vent
Ce système, fréquemment utilisé en météorologie, mesure le profil de vent à sa verticale.
4.3.1. Principe de fonctionnement
Le profileur de vent décrit ici est un RADAR Doppler pulsé. Il émet des ondes électromagnétiques de
forte puissance dont la longueur d'onde λ 0 est fixée. Ces ondes sont rétro diffusées par les variations
d’indice de réfraction, dues à la vapeur d’eau et à la turbulence. Enfin, une antenne reçoit et amplifie
ces ondes rétro diffusées (λ z ).
On peut alors, par un traitement du signal
approprié, connaître la vitesse du vent dans la
direction du rayon émis pour chaque altitude
jusqu’à une distance dépendant de la
puissance du RADAR et de la clarté de
l’atmosphère. En effet la distance du point
considéré (altitude z) à la source est calculée
en mesurant le temps d’un aller-retour des
ondes. La vitesse est déduite du changement
de longueur d’onde dû à la réflexion sur un
« obstacle » en mouvement (λ z >λ 0 si la
particule s’éloigne et inversement). Ainsi pour
mesurer la vitesse et la direction du vent, il
convient de mettre en place ce système dans
trois directions différentes.
Photo 4.3.1. Profileur de vent
Description du système
Le profileur de vent comporte trois sous-systèmes :
• un sous-système antenne qui inclut trois panneaux d’antennes, un amplificateur de
puissance, un module d’émission-réception UHF/FI et un module d’interconnexion et de
protection,
• un sous-système d’acquisition incluant un module d’alimentation, un module d’émissionréception
FI/vidéo, un calculateur d’acquisition et un ondulateur,
• un sous-système de traitement qui comporte un calculateur de traitement.
OFFICE METEO
PCT
SOUS-SYSTEME
TRAITEMENT
Modem
Antenne 1
Antenne 2
amplificateur de
puissance
PCA
ligne
spécialisée
Modem
Antenne 3
Antenne 14
UHF et protections
module acquisition
Antenne 15
SOUS-SYSTEME
ANTENNE
SOUS-SYSTEME
ACQUISITION
ANTENNE
Figure 4.3.1. Système du pofileur de vent

Campagne 1999
25
Projet Modélisation
Performances
Cet appareil fournit des profils de vents (vitesse et direction) jusqu’à une altitude d’environ 3000
mètres avec une incertitude de 1 m/s sur la vitesse et de 10° sur la direction. La fréquence
d’acquisition est de 1 point toutes les 6 minutes.
4.3.2. Résultats du profileur de vent
Les conditions météorologiques et l’évolution de la couche de mélange jouent un rôle essentiel sur le
comportement des polluants atmosphériques. Les organismes de surveillance de la qualité de l’air
doivent être informés en temps réel de l’évolution de ces paramètres pour la prévention et la gestion
des pics de pollution. C’est pourquoi il a été décidé d’utiliser un radar profileur de vent DEGREANE
PCL 1300, pour la mesure du vent en altitude et l’estimation de la hauteur de la couche du mélange,
lors de la campagne de mesure de l’ASCOPARG du 15 juillet au 15 août 1999.
Le radar profileur de vent DEGREANE PCL 1300
C’est un radar Doppler extrêmement sensible qui émet des ondes électromagnétiques verticalement
et dans deux directions, orthogonales entre elles, à 17° de la verticale. Les variations d’indice de
réfraction de l’air causées par les turbulences atmosphériques provoquent une rétro diffusion des
ondes électromagnétiques. Le décalage Doppler en fréquence du signal reçu est proportionnel à la
vitesse radiale du vent. La mesure effectuée dans les 3 directions définie complètement le vecteur
vent à une altitude donnée.
Ce radar permet :
• une mesure continue et en temps réel du vent,
• une surveillance en temps réel de la hauteur de couche de mélange,
• une estimation en temps réel de la turbulence (σ w ),
• une mesure en temps réel de la température lorsqu’il est associé à son système RASS (Radio
Acoustic Sounding System).
Principales caractéristiques :
RADAR en version fixe ou mobile
Fréquence :
900-1400 MHz
Hauteur minimum :
75 m
Hauteur maximum : de 2500 m à 8000m*
Puissance crête émise :
de 300 à 3500 W
Précision sur la vitesse :
1 m/s
Précision sur la direction : < 10°
Fonctionne 24H/24 automatiquement
Fonctionne sous tout type de climat
Pas de perturbations électromagnétiques
* en fonction de la puissance de l’émetteur et des conditions climatiques
La campagne de mesure et ses résultats
Le radar utilisé pour cette campagne était un radar mobile, avec un émetteur de 3,5 kW et sa
fréquence de travail était de 1238 MHz. La hauteur de mesure avait été limitée volontairement à 3000
mètres car l’intérêt était porté sur la zone limitée par la couche de mélange dont la hauteur est
généralement inférieure à 2500 mètres.

Campagne 1999
26
Projet Modélisation
Figure 4.3.2.1. Mesure de la vitesse horizontale en m/s au cours la première POI fin juillet
Figure 4.3.2.2. Mesure de la vitesse horizontale en m/s au cours la deuxième POI début août

Campagne 1999
27
Projet Modélisation
Le développement de la couche limite, lors de ces deux périodes, peut être clairement identifié par un
choix approprié de l’information affichée par la couleur, comme la valeur minimale ou médiane de
l’écart type de la composante radiale de la vitesse du vent.
Sur ces graphes la couche limite se développe jusqu'à environs 900/1400 m d’altitude. Pour plus de
précision et à titre d’exemple nous présentons le développement de couche limite de la journée du 3
août.
Pendant cette journée du 3 août la couche limite se développe à partir de 8h30 du matin et atteint
son point culminant entre 12 et 14h00 avec une altitude de 1000 ou 1500 m et s’arrête vers 15h00 ou
17h00.
Il y a 2 zones d’ambiguïté :
• la fin de la période de développement : 15h00 ou 17h00
• la hauteur du maximum de la couche de mélange : 1000 ou 1500 m
Pour lever ces ambiguïtés il faut utiliser des informations complémentaires telles que :
• la médiane du rapport signal à bruit (réflectivité)
• la médiane de la largeur spectrale
L’information de la réflectivité montre que la couche limite 3 s’est développée jusqu’à une hauteur
d’environ 1200 m vers 13h40 mais ne lève pas l’ambiguïté quant à la durée.
Figure 4.3.2.3. Mesure de la réflectivité le 3 août 1999
3 La couche limite présente une évolution journalière marquée. Son épaisseur maximale (2000 à 3000 m) est
atteinte l'après-midi lorsque le sol s'est réchauffé et que l'atmosphère est bien mélangée; la nuit son épaisseur est
seulement de quelques centaines de mètres car il n'y a plus de turbulence.

Campagne 1999
28
Projet Modélisation
L’information de la largeur spectrale confirme le point précédent et lève le dernier point car il montre
bien qu’il n’y a pas de phénomène de turbulence entre 16h00 et 17h00, il s’arrête vers14h30.
Donc la couche limite s’est développée ce jour-là entre 8h30 et 14h30, jusqu’à une hauteur de 1200m
vers 13h40.
Un phénomène intéressant est à noter ce même jour : une rotation de vent est clairement visible si la
force du vent est utilisée comme information couleur. Il y a un changement de direction à 180° du vent
entre 8h30 et 20h00 à une altitude variant de 900m à 1500m.
Pour conclure, il y a eu une disponibilité du radar profileur de vent DEGREANE PCL1300 à 90% du
temps, principalement dû à des pannes de secteur et à des inondations sur le site de mesure.
La précision sur les données est d’environ 1 m/s pour la force du vent et de 10° pour la direction. Pour
la couche limite plusieurs paramètres permettent de la détecter et d’estimer sa hauteur avec une
précision de l’ordre de 10 à 20%.
Les mesures effectuées par le radar permettant une description de la couche limite et de phénomènes
météorologiques en dessous de celle-ci et donne aux experts de la qualité de l’air des informations
importantes pour la prévision et la compréhension de l'évolution des polluants primaires et
secondaires.

Campagne 1999
29
Projet Modélisation
4.4. Le LIDAR
4.4.1. Principe de fonctionnement
Lorsque l’on émet un pulse de lumière monochromatique dans l’atmosphère, celui-ci va être rétro
diffusé d’une part par les particules en suspension, et d’autre part par les différentes molécules
contenue dans l’air.
Cette fraction de lumière rétro diffusée est captée et amplifiée par un télescope et un
photomultiplicateur. La puissance de signal est décrite par l’équation LIDAR :
R
−2
⎛ ⎞
P( R)
= CR β ( R)
exp⎜
⎟
− 2∫α(
r)
dr
⎝ 0 ⎠
avec P (R)
puissance reçue de la distance R
C Constante expérimentale
β (R) Coefficient de rétro diffusion à la distance R
α (r) Coefficient d’extinction
Cette équation contient deux inconnues (α et β). Une seule mesure expérimentale ne permet pas
d’établir une solution unique. Il faut alors introduire une relation supplémentaire empirique entre α et
β. Ce système fournit des informations intéressantes sur la stratification de l’atmosphère mais ne
permet pas de mesurer les concentrations des différents gaz. Il convient donc d'utiliser un autre
procédé.
Principe du DIAL (Differential Absorption LIDAR)
Le principe de ce LIDAR consiste à prendre des mesures pour deux longueurs d’onde différentes :
une première λ on est choisie dans la bande d’absorption du gaz étudié, et une deuxième λ off en dehors
de cette zone. Si ces longueurs d’onde sont suffisamment proches, la différence entre les deux
spectres obtenus est due uniquement à l’absorption par le gaz étudié dont on peut alors déduire la
concentration à chaque altitude :
N(
R)
=
2( σ ( λ
on
1
) −σ
( λ
off
))
d
dr
⎛ P(
R,
λ
ln
⎜
⎝ P(
R,
λ
avec N (R)
étant la concentration du gaz étudié exprimée en molécule/cm 3
section efficace de rétro diffusion
σ
Technologie Dial
Le système Dial utilisé se décompose en deux parties : émission et réception traitement du signal.
1. Emission :
• Deux sources Laser émettent un rayonnement UV d’une longueur d’onde de 266nm
• Ces faisceaux sont convertis en 2 rayons de longueur d’onde 289nm et 299nm par des
cellules Raman respectivement remplies par D 2 et H 2
• Par un système de prismes et de miroirs il est alors possible de créer deux paires de longueur
d’onde (266-289nm et289-299nm). La paire utilisée lors des mesures dépend des conditions
atmosphériques.
2. Réception :
Deux télescopes sont utilisés: un «petit» (focale de 60 cm) pour les mesures de 50 à 600 mètres et un
«grand» (focale de 460 cm) pour les mesures jusqu’à 3000 mètres.
Les signaux captés sont ensuite amplifiés et traités.
off
on
) ⎞
⎟
) ⎠

Campagne 1999
30
Projet Modélisation
Photodetector
and filter unit
Photodetector and
filter unit
"Short range"
receiving telescope
D2 cell
"Long range"
receiving
telescope
H2 cell
289 nm
(ON)
299 nm
(OFF)
266 nm
pump
Nd: YAG laser
Nd: YAG laser
Figure 4.4.2. Schéma de la technique DIAL
Performances
Le LIDAR de l’EPFL permet de mesurer la concentration d’ozone jusqu’à une altitude d’environ 2000
mètres. L’incertitude sur ces mesures est de l’ordre de 10% mais elle peut cependant être plus
importante à très haute altitude ainsi que très près du sol.
4.4.2. Résultats du LIDAR de l'EPFL
Installation du LIDAR
Le LIDAR de l'EPFL était installé à Vif (Fig.1) sur le même site que le DOAS de l’EPFL, le profileur de
vent DEGREANE et une cabine mobile ASCOPARG (météo, Ozone et NOx ).
Fig. 4.4.2.1 : A gauche, vue générale du site de Vif, avec au premier plan le profileur de vent, le
camion LIDAR est au second plan. A droite, vue de l'intérieur du camion LIDAR.

Campagne 1999
31
Projet Modélisation
Périodes de mesure
Le LIDAR EPFL a fonctionné en configuration ozone DIAL. Les mesures effectuées durant la
campagne sont présentées dans le tableau et la figure ci-dessous.
DATE
Diagramme des Mesures LIDAR-EPFL
Nom du 1er
ficher
Heure
locale
Nom du
dernier
fichier
Heure
locale
No. de
fichiers à
6.5min
Temps
Mesure
[h]
1 08.07.99 T9970817.261 17:26 T9970819.264 19:26 14 1.5
2 11.07.99 T9971113.460 13:46 T9971113.592 13:59 3 0.3
3 12.07.99 T9971216.495 16:49 T9971217.300 17:30 7 0.8
4 15/7/1999 T9971510.423 10:42 T9971516.335 16:33 40 4.3
5 16/7/1999 T9971610.141 10:14 T9971621.424 21:42 95 10.3
6 17/7/1999 T9971710.504 10:50 T9971723.401 23:40 106 11.5
7 18/7/1999 T9971909.273 09:27 T9971916.304 16:30 71 7.7
8 19/7/1999 T9971809.513 09:42 P9951519.405 19:40 61 6.6
9 21/7/1999 T9972112.111 12:11 T9972118.161 18:16 54 5.9
10 23/7/1999 T9972310.234 10:23 T9972314.590 14:59 40 4.3
11 24/7/1999 T9972412.150 12:15 T9972423.570 23:57 94 10.2
12 25/7/1999 T9972500.034 00:03 T9972423.542 23:54 198 21.5
13 26/7/1999 T9972500.034 00:01 T9972523.564 23:56 203 22.0
14 27/7/1999 T9972700.032 00:03 T9972722.544 22:16 194 21.0
15 02.08.99 T9980210.455 10:45 T9980223.561 23:56 97 10.5
16 03.08.99 T9980300.030 00:03 T9980304.580 23:58 140 15.2
17 04.08.99 T9980400.052 00:05 T9980423.563 04:58 39 4.2
18 05.08.99 T9980510.265 10:26 T9980511.265 11:26 10 1.1
19 06.08.99 T9980614.194 14:19 T9980616.140 16:14 11 1.2
20 09.08.99 T9980911.442 11:44 T9980917.384 17:38 49 5.3
Tableau 4.4.2 : Diagramme des mesures LIDAR-EPFL, Vif - Grenoble, Juillet - Août, 1999
* [1er POI en vert, 2ème POI en jaune et en bleu mesures complémentaires]
Cet histogramme présente le fonctionnement du système LIDAR en heures de mesure.
Vert: POI1
Jaune : POI2
Bleu : Autres
Temps Mesure [h]
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
Diagramme des Mesures LIDAR-EPFL
08/07/99
11/07/99
12/07/99
15/7/99
16/7/99
17/7/99
18/7/99
19/7/99
21/7/99
23/7/99
24/7/99
25/7/99
26/7/99
27/7/99
02/08/99
03/08/99
04/08/99
05/08/99
06/08/99
09/08/99
Figure 4.4.2.2 Histogramme des mesures LIDAR réalisées en heures mesure
Le LIDAR a été utilisé "en continu", les conditions météorologiques le permettant, durant les deux
POI, mais des mesures supplémentaires ont été effectuées tout au long de la campagne de mesure
(représentées en bleu dans le tableau 4.4.2 et sur la figure 4.4.2.1).

Campagne 1999
32
Projet Modélisation
Configuration de mesure
Les signaux de rétro diffusion atmosphérique à 289nm et 299nm sont enregistrés avec une résolution
temporelle de 6.5 minutes. La détection est faite en utilisant deux télescopes : 20cm de diamètre pour
des altitudes allant de 250m à 1500m et 60cm de diamètre entre 1000m et 5000m. Les conversions
rapides (20Mhz) analogue/digitale des signaux permettent une résolution en hauteur de 7.5 m. Les
mesures LIDAR durant les deux périodes d’observations intensives ont été effectuées de manière
continue 24 h sur 24 h avec l’aide et la surveillance des opérateurs du groupe de l’EPFL, le système
n’étant pas automatique.
Le traitement des données LIDAR est réalisé avec des routines développées sous LabView et
MatLab. Ainsi des profils verticaux d’ozone de 6.5 mn ou des moyennes de 30 mn peuvent être
calculés entre 250 m et 5000 m (Fig. 4.4.2.2). Pendant les périodes d'observation intensive, des
représentations en 2 dimensions de l'évolution de l'ozone sont possibles.
En utilisant uniquement le signal rétrodiffusé à 299 nm, hors de l'absorption par l'ozone, il est possible
d'avoir une information sur la quantité d'aérosols présents dans l'atmosphère, et de suivre ainsi
l'évolution de la hauteur de la couche de mélange atmosphérique, comme présenté sur la figure
4.4.2.4.
Mesures pendant la première période d'observation intensive (POI), du 24 au 27 juillet
Les mesures LIDAR ont commencé le 24 juillet à 12h15 (temps 0 sur le graphique ci-dessous) et ont
pris fin après 80h de mesure en continu excepté trois brèves interruptions. L’évolution de l’ozone à la
verticale de Vif a pu être observée jusqu'à 4000m d’altitude (les altitudes sur le graphique sont audessus
du niveau de la mer). L’accumulation de l’ozone dans la troposphère tout au long de cette
période d'observation caractérisée par une météo stable de type anticyclonique est clairement visible,
avec un cycle journalier de destruction au niveau du sol sans doute lié aux émissions locales.
L’arrivée de nuages puis la pluie et de l’orage (qui induisent des artefacts entre 3500 et 4500 m
d'altitude entre 70 et 80 h) ont limité la continuation des mesures au-delà de la période officielle de la
POI n°1.
Figure 4.4.2.2. Les mesures d’ozone par LIDAR durant le 1er POI (24.07 au 27.07.1999, Vif)

Campagne 1999
33
Projet Modélisation
Sur cette figure, sont représentés un profil d'ozone avec une estimation des barres d'erreur, le profil
de rétro diffusion à 299 nm qui lui correspond, et la valeur d'ozone mesurée par le DOAS au sol. Les
barres d'erreur sont maximales autour de 1000 m d'altitude puis diminuent, ce qui correspond à la
transition entre le profil obtenu par le petit télescope et le grand télescope. Les barres d'erreur
obtenues avec le gros télescope augmentent alors de nouveau avec l'altitude. Le profil de rétro
diffusion illustre la quantité d'aérosols présents dans l'atmosphère, avec des gradients très marqués
qui correspondent au sommet de la couche de mélange qu'on peut estimer dans ce cas aux alentours
de 2000 m.
Profil vertical d'ozone et coefficient de
rétrodiffusion moléculaire; Vif, le 26.07.99 à
minuit
5000
4500
4000
3500
Ozone Lidar
[ppb][
ASL [m]
3000
2500
2000
DOAS Ozone
[ppb]
Coefficient de
Rétrodiffusion
[u.a.]
1500
1000
500
0
0 50 100 150 200
O3 [ppb]
Figure 4.4.2.3. Profil vertical d’ozone à Vif et le coefficient de rétro diffusion moléculaire.
L’estimation de la couche de mélange a été faite sur la base de l’analyse du coefficient de rétro
diffusion atmosphérique à 299nm. L’estimation de la hauteur est basée sur l’analyse de première
dérivée du signal à 299nm. La position du maximum de la première dérivée étant considérée comme
représentatif pour l’estimation de la hauteur de la couche de mélange. L’erreur d’estimation est
variable en moyenne entre 25m et 100m en suivant en effet la définition naturelle de la dynamique de
la couche de mélange. L’évolution de la couche dans la première IOP est représentée dans la figure
4.4.2.4 superposée avec les mesures de concentration d’ozone au sol par DOAS. Globalement la
hauteur de la couche suit la dynamique de la production photochimique de l’ozone donnée par les
mesures DOAS.

Campagne 1999
34
Projet Modélisation
100
Estimation de la hauteur de la Couche de Mélange
[par rétrodiffusion du faisceau LIDAR à 299 nm] et O3 DOAS
Vif-Grenoble Juillet 1999
4000
90
O3 DOAS@283nm [ppb]
80
70
60
50
40
30
20
10
O3 DOAS Vif 300m
PBL 6.5min [m]
3500
3000
2500
2000
1500
CLP ASL [m]
0
18:00
23.07
00:00
24.07
06:00
24.07
12:00
24.07
18:00
24.07
00:00
25.07
06:00
25.07
12:00
25.07
18:00
25.07
00:00
26.07
06:00
26.07
Local Time
12:00
26.07
18:00
26.07
00:00
27.07
06:00
27.07
12:00
27.07
18:00
27.07
00:00
28.07
1000
06:00
28.07
Figure 4.4.2.4. L’estimation par LIDAR de l’évolution de la hauteur de la couche de mélange et
comparaison avec les concentrations d'ozone mesurées au sol par le système DOAS
Mesures pendant la deuxième période d'observations intensives
Figure 4.4.2.5. Evolution de la concentration d'ozone pendant la deuxième
période d'observations intensives, en fonction de l'altitude
Les mesures LIDAR ont commencé le lundi 2 août vers 10h30, une première brève interruption a été
nécessaire suite à une panne technique (entre 1 et 4 h). La nuit de lundi à mardi a été marquée par
d'importants épisodes orageux qui ont contraint à l'interruption des mesures (entre 14 et 22 h sur le
graphique). Des nuages de moyenne altitude ont ensuite crée quelques perturbations (vers 30h, 37 et
41 h). Les mesures ont alors été arrêtées à cause de la pluie.

Campagne 1999
35
Projet Modélisation
En raison de la discontinuité de ces mesures, nous n'avons pas fait d'analyse de la variation de la
hauteur de la couche de mélange.
Les mesures par LIDAR ont permis un suivi de la formation photochimique de l'ozone durant les
périodes d'observation intensive, ainsi qu'un suivi de la dynamique en utilisant les particules en
suspension comme traceur. Une estimation de la qualité des mesures, via les barres d'erreur et la
confrontation avec la concentration mesurée au sol par DOAS a été donnée.
4.4.3. Résultats du LIDAR de COPARLY au cours de la POI de juillet
COPARLY a fait l’acquisition d’un laboratoire mobile et autonome constituée d’une station
météorologique, d’un LIDAR (Light Detection And Ranging) et d’un SODAR (Sound Detection And
Ranging). Ce camion mobile permet d’effectuer
des cartographies tridimensionnelles des
principaux polluants (tels que l’ozone, le dioxyde
de soufre, le dioxyde d’azote, le benzène, le
toluène et les aérosols) et apporte parallèlement
une information essentielle sur les champs de
vents horizontaux et verticaux de la zone d’étude.
La mesure spatialisée des polluants permet,
contrairement à des points de mesure fixes, de
construire directement une image globale et
dynamique de l’atmosphère et d’appréhender les
processus physico-chimiques et microclimatiques
de la canopée urbaine.
Description du LIDAR/Sodar Metro
Ce laboratoire mobile, est entièrement contrôlé par informatique, au moyen d’un poste de commande
installé dans le véhicule (PC sous Windows98), utilisant un logiciel fondé sur une instrumentation
virtuelle (LabVIEW). Ce système permet une prise de contrôle à distance via une connexion Internet,
Ethernet, RTC ou encore GSM. Par ailleurs, un système GPS ainsi qu’un compas enregistrent en
permanence le géo-positionnement du laboratoire mobile afin de permettre le géo-référencement de
toutes les mesures et leur utilisation aisée en exploitation avec un SIG. Enfin, un groupe électrogène
tracté, d’une puissance de 18KVA, permet d’une part d’alimenter le laboratoire mobile, mais
également le cas échéant une station complémentaire de capteurs fixes.
Spécifications de la station météorologique
• Mesures effectuées : température, pression, humidité relative, rayonnement global, luminosité,
vitesse et direction du vent à 5m.
• Gestion : contrôle assisté par informatique. Un logiciel permet de récupérer les données sur le
poste central.
• Format des données : fichier de type ASCII, pouvant être très simplement traité avec un tableur
standard.
Spécifications LIDAR
Polluants mesurés et sensibilité :
Polluant l ON
l OFF
Ds (*) Energie Sensibilité
VDI-DIN (**)
Sensibilité
INERIS (***)
Portée
moyenne
Portée
maxi
SO2 286.9 286.3 3.83 5 mJ 8 µg.m -3 7 µg.m -3 2.5 km 4 km
O3 282.4 286.3 9.92 5 mJ 2 µg.m -3 8 µg.m -3 2 km 4 km
NO2 398.3 397.2 1.15 25 mJ 18 µg.m -3 25 µg.m -3 3 km 5 km
Toluène 266.9 266.1 10.97 7 mJ 10 µg.m -3 1.5 km 4 km
Benzène 259.2 257.9 16.55 7 mJ 10 µg.m -3 1.5 km 4 km
Aérosols 397.5 397.5 0 25 mJ 0.05 Km -1 2 km 5 km

Campagne 1999
36
Projet Modélisation
(*) : exprimée en 10 -18 .cm 2
(**) : la sensibilité exprime la limite de détection, conformément à la norme VDI DIN 4210 (intégration
spatiale sur 1000 mètres et intégration temporelle sur 15 minutes ).
(***) : Déterminées lors des évaluations LIDAR, suivant la norme X20-300 appliquée aux instruments
à long trajet optiques.
• Résolution spatiale optimale : 7,5 m
• Point opératoire de début de mesure : 250 m
• Résolution temporelle : limitée par la précision désirée sur la mesure et par la limite de détection
(plus le temps de mesure est long, plus la limite de détection est faible). A titre d’indication, une
mesure dans une direction nécessite 2 à 3 minutes ; soit, pour un profil angulaire de 180°, une
quarantaine de minutes lorsqu’il se décompose en 20 directions (coupe angulaire Est-Zénith-
Ouest).
• Directions de tir : 340° en azimut (couverture angulaire horizontale) et 180° en élévation
(couverture angulaire verticale) : toutes les directions situées au-dessus de l’horizon sont
couvertes. Cette gestion angulaire est entièrement pilotée par informatique.
• Etude optimale : Profil angulaire d’ozone sur 180° en 60 min (1 profil angulaire par heure) sur une
période intensive d’environ 3 jours.
• Format des données : une cartographie LIDAR se présente sous la forme d’une matrice ASCII,
compatible avec les principaux utilisateurs de données LIDAR. Chaque mesure est complétée par
sa précision (également sous la forme d’une matrice ASCII). Il est donc possible de traiter ensuite
les résultats en utilisant un tableur standard.
Spécifications Sodar
• Portée courante : 1000 m d’altitude (en situation optimale, i.e. lorsque le bruit de fond est de 40
dB et le site très dégagé). Habituellement, les mesures sont obtenues jusqu’à des altitudes
variant entre 700 m (le jour) et 1000 m (la nuit).
• Résolution spatiale : 50 m
• Résolution temporelle : limitée par la précision désirée sur la mesure et par la limite de détection
(plus le temps de mesure est long, plus la limite de détection est faible). Pour indication, une
mesure intégrée sur 15 minutes permet d’accéder à une altitude moyenne de l’ordre de 800 m.
• Direction de tir : la mesure effectuée est un profil vertical (Zénith), à l’aplomb du SODAR.
• Etude optimale : Profil vertical intégré sur 60 mn. Il n’existe aucune limite temporelle et son
fonctionnement ne nécessite aucun moyen humain. Des mesures peuvent donc être faites durant
plusieurs jours, voire quelques semaines.
• Format des données : Le SODAR, construit par la société REMTECH SA, fournit des données
ayant un format semblable à celui de EDF ou encore à celui de Météo France. Un module
d’export a été développé en interne, afin d’obtenir des résultats sous la forme de fichiers textes de
type ASCII, utilisables avec un tableur standard.

Campagne 1999
37
Projet Modélisation
Résultats caractéristiques Sodar de la campagne grenobloise
28/07/99 00:00
27/07/99 12:00
330
0
200 mètres d'altitude
28/07/99 00:00
30
27/07/99 12:00
330
0
30
400 mètres d'altitude
27/07/99 00:00
27/07/99 00:00
26/07/99 12:00
26/07/99 00:00
300
60
26/07/99 12:00
26/07/99 00:00
300
60
25/07/99 12:00
25/07/99 12:00
25/07/99 00:00
25/07/99 00:00
24/07/99 12:00
24/07/99 12:00
24/07/99 00:00
270
90
24/07/99 00:00
270
90
24/07/99 12:00
24/07/99 12:00
25/07/99 00:00
25/07/99 00:00
25/07/99 12:00
25/07/99 12:00
26/07/99 00:00
26/07/99 12:00
240
120
26/07/99 00:00
26/07/99 12:00
240
120
27/07/99 00:00
27/07/99 00:00
27/07/99 12:00
28/07/99 00:00
28/07/99 00:00
27/07/99 12:00
210
330
0
180
150
30
27/07/99 12:00
28/07/99 00:00
28/07/99 00:00
27/07/99 12:00
210
330
0
180
150
30
27/07/99 00:00
27/07/99 00:00
26/07/99 12:00
26/07/99 00:00
300
60
26/07/99 12:00
26/07/99 00:00
300
60
25/07/99 12:00
25/07/99 12:00
25/07/99 00:00
25/07/99 00:00
24/07/99 12:00
24/07/99 12:00
24/07/99 00:00
270
90
24/07/99 00:00
270
90
24/07/99 12:00
24/07/99 12:00
25/07/99 00:00
25/07/99 00:00
25/07/99 12:00
25/07/99 12:00
26/07/99 00:00
26/07/99 12:00
240
120
26/07/99 00:00
26/07/99 12:00
240
120
27/07/99 00:00
27/07/99 00:00
27/07/99 12:00
28/07/99 00:00
210
180
150
600 mètres d'altitude
27/07/99 12:00
210
28/07/99 00:00 800 mètres d'altitude
180
150
Figure 4.4.3.1. Graphique polaire exprimant l’évolution de la direction du vent
durant la campagne à Grenoble, pour différentes altitudes (200m, 400m, 600m et 800m)
Le SODAR était installé sur le laboratoire mobile. Il a effectué des mesures horaires durant la
première POI (24-27 Juillet 1999). Des profils de vent entre 50m et 1000m d’altitude on été obtenus
(la direction du vent ainsi que ses vitesses verticale et horizontale). Les résultats ci-dessus montre
une réelle homogénéité des profils de vent avec l’altitude. On notera néanmoins que la topographie
locale et notamment le sommet des montagnes bordant la vallée, se trouvait à une altitude
différentielle supérieure à 1000m. En effet il s'agissait du lieu dit « Le Chevalon de Voreppe » se
trouvant à une altitude d’environ 200 m. Les sommets du Vercors et de la Chartreuse se trouvent à
des altitudes de l’ordre de 2000 m. Ainsi la portée du SODAR permettait d’obtenir des profils de vents
uniquement dans la vallée et non pas au-dessus. Il est donc cohérent d’obtenir des profils de vent qui
suivent très exactement l’axe de la vallée. Peu de données sont présentes à 1000m d’altitude en
raison d’un bruit parasite créé par les montagnes environnantes (détériorant le rapport signal/bruit et
donc la portée maximale du système).

Campagne 1999
Résultats météorologiques caractéristiques
38
Projet Modélisation
Temperature en °C
32 Temperature: LIDAR COPARLY, Voreppe
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
24/07/99 18:00 25/07/99 06:00 25/07/99 18:00 26/07/99 06:00 26/07/99 18:00 27/07/99 06:00
Humidité relative en %
100 Humidité relative: LIDAR COPARLY, Voreppe
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
24/07/99 18:00 25/07/99 06:00 25/07/99 18:00 26/07/99 06:00 26/07/99 18:00 27/07/99 06:00
994.0
993.5
Pression: LIDAR COPARLY, Voreppe
1000
Rayonnement Global: LIDAR COPARLY, Voreppe
900
Pression en mb
993.0
992.5
992.0
991.5
991.0
990.5
990.0
989.5
989.0
988.5
Rayonnement Global en W/qm
800
700
600
500
400
300
200
100
0
988.0
24/07/99 18:00 25/07/99 06:00 25/07/99 18:00 26/07/99 06:00 26/07/99 18:00 27/07/99 06:00
Campagne de Mesure de Grenoble: 25, 26, 27 Juillet 1999
-100
24/07/99 18:00 25/07/99 06:00 25/07/99 18:00 26/07/99 06:00 26/07/99 18:00 27/07/99 06:00
Campagne de Mesure de Grenoble: 25, 26, 27 Juillet 1999
Figure 4.4.3.2. Evolution temporelle des principales données météorologiques
(Température, Humidité relative, Pression et Rayonnement global)
Les données météorologiques ci-dessus montrent une bonne stabilité de l’ensoleillement durant la
campagne de mesure, ainsi que des températures favorables à la création d’ozone (28° à 30°C la
journée). En revanche une légère dégradation de la pression avec une tendance dépressionnaire était
présente. La station météorologique ne fournissait pas de donnée de vent, afin de ne pas perturber
les mesures SODAR (le mât météorologique et plus particulièrement le mouvement de la girouette,
engendre une bruit parasite sur la mesure SODAR, réduisant alors fortement sa portée).
Résultats LIDAR
Le laboratoire mobile de COPARLY se trouvait situé au lieu dit « Le Chevalon de Voreppe », géoréférencé
par les coordonnées suivantes :
Longitude Nord : 5° 38' 28'' Latitude Est : 45° 16' 15''
Des profils angulaires LIDAR ont été fait durant 3 jours, dans l’axe de la vallée (339°-159°) bordé par
le Vercors et la Chartreuse. Un profil du type de celui montré en exemple ci-dessous, était effectué
toutes les 20 minutes. Les profils LIDAR étant faits dans l’axe de la vallée, les abscisses
correspondent aux distances horizontales vis à vis de la position du LIDAR (les distances positives
correspondant à des mesures effectuées en direction de Grenoble). L’axe des ordonnées correspond
à l’altitude de mesure. Ainsi dans cet exemple de profil LIDAR effectué le 27 Juillet 1999 entre 6h17 et
6h36 TU, on observe une couche de faible concentration en ozone (30 µg/m3) en dessous de 300m
d’altitude, ainsi qu’un « réservoir d’ozone » la surmontant (110 µg/m3). Cette couche de faible
concentration en ozone se retrouve généralement tous les matins, lorsque le trafic augmente (du NO
est alors généré en forte concentration, qui se transforme en NO 2 en détruisant une molécule
d’ozone), et lorsque les phénomènes convectifs diurnes ne se sont pas encore mis en place. Le
brassage est alors inexistant et on se trouve dans une situation où l’ozone est détruit localement par
les émissions dues au trafic automobile. Généralement, après 8h TU, cette couche urbaine disparaît,
lorsque le sol se réchauffe, générant alors un brassage vertical qui uniformise la concentration en
ozone.

Campagne 1999
39
Projet Modélisation
Figure 4.4.3.3. Profil angulaire d’ozone dans la direction 339-159° et effectué le 26/07/99 à 06h20 TU
La figure 4.4.3.4 montre l’évolution temporelle du profil vertical d’ozone, durant la première POI (du 24
Juillet 1999 18h TU au 27 Juillet 1999 6h TU ). Chaque profil vertical correspond à la moyenne
horizontale d’un profil angulaire (339°-159°). On observe à nouveau une couche urbaine de
destruction d’ozone tous les matins qui disparaît plus ou moins tardivement dans la matinée, en
fonction principalement de la mise en place des phénomènes convectifs diurnes. Il semble néanmoins
difficile de trouver une relation directe entre la destruction de la couche et les données
météorologiques. En effet on observe par exemple une destruction beaucoup plus tardive et brutale le
26 juillet que le 25 juillet. Or l’évolution des données météorologiques semble identique pour ces deux
journées. Il pourrait être judicieux de comparer également les heures de formation et de destruction
de ces couches diurnes, avec le trafic automobile.
.
Figure 4.4.3.4. Profil vertical d’ozone du 24 au 27 juillet 1999, en heure TU

Campagne 1999
40
Projet Modélisation
Enfin, il est également possible d’extraire des mesures LIDAR à différentes altitudes, afin d’observer
plus précisément l’évolution temporelle de la concentration. Sur la figure 4.4.3.5, on visualise
l’évolution temporelle de la concentration en ozone à 20m, à 300m et enfin à 1000m d’altitude.
O3 Concentration (µg/m3)
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
20m : Données LIDAR (interpolées)
200m : Données LIDAR (extraites)
1000m : Données LIDAR (extraites)
10
0
24/07/99 18:00 25/07/99 06:00 25/07/99 18:00 26/07/99 06:00
Date (TU)
Figure 4.4.3.5. Evolution temporelle de données LIDAR extraites à 20m, 200m et 1000m d’altitude

Campagne 1999
41
Projet Modélisation
4.5. Mesures Avion
4.5.1. Temps de vols sur Grenoble au cours l'été 1999
vol
no./nom
départ
h UTC
atterrissage
h UTC
xmin
deg long
xmax
deg long
ymin
deg lat
ymax
deg lat
zmax
m
durée
heures
f990726a 07:31:14 10:15:42 5.599 5.958 45.048 45.333 3226 2.74
f990726b 12:18:48 16:29:52 5.607 6.026 44.939 45.360 3325 4.18
f990727a 07:47:04 10:29:35 5.608 6.012 45.053 45.360 3389 2.71
f990727b 12:26:00 16:14:12 5.600 6.029 45.046 45.357 3236 3.80
f990803a 07:38:24 10:26:02 5.608 6.022 45.052 45.361 3242 2.79
f990803b 12:29:00 16:47:53 5.602 6.042 44.951 45.360 3391 4.31
total 20.53
4.5.2. Qualité de données
• Les données de la position et de l'altitude sont fournies avec une résolution de temps de 0,2
Hertz, et 3 Hertz resp. Tous les paramètres mesurés peuvent donc être localisés spatialement, et
le vent peut être calculé. Une vue de l'ensemble des vols se trouve sur les schémas 1 et 2.
• Les données d'ozone sont bien calibrées et l'ensemble de ces mesures est utilisable. Cependant
il est nécessaire de les filtrer pour les obtenir avec une résolution de 8 secondes. Une résolution
plus élevée (jusqu'à 1 hertz) peut être réalisée en combinant les données de O x (O 3 +NO 2 ) avec
celle de l'O 3 .
• Les concentrations de NO 2 et NO x , mesurées par l'instrument NO x TO y 4 , sont de bonne qualité.
Des calibrages quotidiens ayant été effectués, seul des "comptages" sont donnés. Une
"traduction" très brute au ppb divise les comptages par 2 ou 3. Les autres composés azotés
mesurés (NOy, NOy-HNO 3 , PAN, O x ) sont de qualité inconnue, parce que les calibrages n'ont pas
encore été traités. De la précédente campagne, nous savons, que les NOy ont une "mémoire"
augmentée (qui pourrait être soustraite probablement ). Les O x (somme d'O 3 et de NO 2 ) semblent
plausible (ceci peut être vérifié plus tard avec O 3 et NO 2 explicités) et aidait à augmenter la
résolution et la redondance de la mesure en ozone.
• Le compteur d'aérosol a très bien fonctionné sauf durant le vol du 27 juillet au matin.
• Les données des COV sont de bonne qualité et les chromatogrammes bruts ont été validés.
4.5.3 Légende des figures
1) Les tracés des vols sont présentés sur une carte. Les données sont ramenées à une moyenne à
la minute. Pour les altitudes supérieures à 2000 m, la trajectoire de vol a été un triangle pour
donner une image au-dessus de Grenoble. Pour les altitudes inférieures, la vallées survolée est
précisée (Vif, Voreppe ou Crolles).
2) Une vue verticale selon l'axe sud/nord des trajets de vol (moyenné sur 1 mn). Sur ces graphiques,
les altitudes des traversées horizontales sont précisées, ainsi que la position des sondages
verticaux au-dessus de 3000 m.
3) Une série chronologique complète (fréquence 1 Hertz) est donnée pour l'altitude, l'ozone, le
dioxyde d'azote, la température et le point de condensation. Les mesures font ressortir la
variabilité élevée des concentrations suivant l'altitude et la trajectoire de vol. Cependant, elles
prouvent également que les données doivent être filtrées avant d'être utilisées. Autour de 08:00
4 NOXTOY: A miniaturised new Instrument for reactive nitrogen oxides in the atmosphere
J. Dommen, A.S.H. Prévôt, B. Neininger (MetAir AG), A. Volz-Thomas, N. Clark

Campagne 1999
42
Projet Modélisation
UTC, le signal de l'ozone montre un bruit excessif. D'autre part, les variations avant 10:00 UTC
sont plausibles, puisque l'ozone est parfaitement bien anti-corrélé avec le NO2 (voir schéma 4).
Un renvoi au graphe de la position montre que ce bruit s'est produit pendant un vol près de Vif.
Cet exemple souligne l'importance du filtrage qui doit être fait soigneusement..
4) Zoom sur le temps de la deuxième séquence marquée sur le schéma 3.
5) Séries chronologiques de l'altitude, de l'O 3 , du NO 2 et de la température (moyennés sur 1 mn)
l'après-midi du 26 juillet.
6) Matin du 27 juillet.
7) Après-midi du 27 juillet.
8) Matin du 3 août.
9) Après-midi du 3 août.
10) Profils verticaux des concentrations d'ozone (moyennés sur 1 mn), courbe représentée par des
mesures du vol total (pas simplement le profil vertical près de Crolles). Ils montrent les
homogénéités ou inhomogénéités à différentes altitudes. Le 3 août au matin, la couche réservoir
a atteint à 3000 m des concentrations d'O 3 de 70 ppb. Au cours de l'après-midi, un brutal
changement des masses d'air s'est produit. Ce changement est aussi visible dans les profils du
rapport de vapeur d'eau, et dans nos notes de terrain.
11) Profils verticaux des concentrations en NO 2 . Les concentrations les plus élevées sont près de la
surface (proximité des sources). Le transport sur de longue distance est négligeable et on voit
qu'il ne se stocke pas dans des couches réservoirs. Entre le matin et l'après-midi, la variation de
la hauteur de mélange est bien visible.
12) Profils verticaux des aérosols (particules de taille supérieure à 0,3 µm). En les comparant avec
les schémas 11 et 13, il semble bien se corréler à la mesure de l'humidité. Depuis septembre
1999, les particules de taille supérieure à 10 nm sont également mesurées.
13) Profils verticaux du rapport de mélange de la vapeur d'eau (humidité). Le 26 juillet et le 3 août,
l'air au-dessus de la couche mélangée était très sec. Le 3 août, l'assèchement de la masse d'air
au-dessus de 2000 m est bien visible.
14) Les profils de vitesse de vent montrent que le premier jour de l'observation était le plus faible.
Cependant, pendant l'après-midi, la vitesse de vent a augmenté sous l'influence des vents
thermiques ascendants. Le 27 juillet, un vent fort du sud sud-ouest a soufflé en altitude (voir
schéma 15).
15) Profils des directions de vent. Les basses vitesses de vent du 26 juillet se reflètent par la grande
variabilité des directions de vent dans les trois vallées.
16) Exemple d'une carte de champ de vent (moyennée sur 1 mn - les données sont disponibles avec
une fréquence de 3 hertz).
17) Résultat de mesure de COV (in-situ-GC) : deux substances (toluène et benzène), sur environ 30
substances mesurées, sont traitées pour le 27 juillet. En accord avec le rapport de concentrations
NO x /O 3 près de Vif pour les 26 et 27 juillet (les schémas 3, 4 et 6), les substances benzène et
toluène ont atteint leur maximum à cet endroit. Le rapport élevé tol/bz autour de 3 (voir la courbe
noire) montre qu'à cet endroit la pollution en COV est intense tout au long de la journée. Dans les
autres endroits, la dilution au cours de l'après-midi ramène ce rapport autour de 1,5.

Campagne 1999
43
Projet Modélisation
Flight levels during GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]
0
45 45.1 45.2 45.3 45.4
latitude [deg]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990726A
44
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
80
noise or signal?
O 3 [ppb]
60
40
noise
20
signal (see zoom)
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
30
NO 2 [counts]
20
10
0
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 zoom of F990726A
(anti-correlating O 3 /NO 2 )
45
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
zoom near Vif
100
0
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
80
O 3 [ppb]
60
40
20
09:40 09:50 10:00
80
NO 2 [counts]
60
40
20
0
09:40 09:50 10:00
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990726B
46
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
80
O 3
[ppb]
60
40
20
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
30
NO 2
[counts]
20
10
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990727A
47
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00
80
O 3
[ppb]
60
40
20
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00
30
NO 2
[counts]
20
10
0
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990727B
48
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30
80
O 3
[ppb]
60
40
20
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30
30
NO 2
[counts]
20
10
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990803A
49
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
80
O 3
[ppb]
60
40
20
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
30
NO 2
[counts]
20
10
0
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
GRENOBLE-99 time series of F990803B
50
Projet Modélisation
MetAir
4000
altitude [mMSL]
3000
2000
1000
100
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
80
O 3
[ppb]
60
40
20
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
30
NO 2
[counts]
20
10
0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
30
30
temp [°C]
20
10
0
20
10
0
dewp [°C]
-10
-10
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
time [hh:mm UTC]

Campagne 1999
51
Projet Modélisation
Ozone profiles GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
20 40 60 80 100
0
20 40 60 80 100
O 3
[ppb]
O 3
[ppb]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
20 40 60 80 100
O 3
[ppb]
0
20 40 60 80 100
O 3
[ppb]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
20 40 60 80 100
O 3
[ppb]
0
20 40 60 80 100
O 3
[ppb]

Campagne 1999
52
Projet Modélisation
NOx profiles GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]
0
0 10 20 30 40 50
NO x
[counts - not yet calibrated]

Campagne 1999
aerosols (0.3 µm) GRENOBLE-99
53
Projet Modélisation
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]
0
0 40 80 120
aerosols >0.3 µm [n/cm 3 ]

Campagne 1999
54
Projet Modélisation
water vapour mixing ratio GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]
0
0 4 8 12
water vapour MixRat [g/kg]

Campagne 1999
55
Projet Modélisation
wind speed profiles GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 2 4 6 8 10
0
0 2 4 6 8 10
wind speed [m/s]
wind speed [m/s]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 2 4 6 8 10
0
0 2 4 6 8 10
wind speed [m/s]
wind speed [m/s]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 2 4 6 8 10
wind speed [m/s]
0
0 2 4 6 8 10
wind speed [m/s]

Campagne 1999
56
Projet Modélisation
wind direction profiles GRENOBLE-99
MetAir
4000
F990726A
4000
F990726B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
1000
altitude [mMSL]
2000
1000
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]
4000
F990727A
4000
F990727B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]
4000
F990803A
4000
F990803B
3000
3000
altitude [mMSL]
2000
altitude [mMSL]
2000
1000
1000
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]
0
0 90 180 270 360
wind dir. [deg]

Campagne 1999
57
Projet Modélisation
MetAir
Wind field between 1500 and 2500 mMSL
45.4
F990727B
45.35
45.3
latitude North [deg]
45.25
45.2
45.15
45.1
45.05
45
5.5 5.55 5.6 5.65 5.7 5.75 5.8 5.85 5.9 5.95 6
longitude East [deg]

Campagne 1999
58
Projet Modélisation
5. Analyses des POI
Sur cette période de mesures, 2 épisodes ont eu un caractère particulièrement intense. Le graphe qui
suit, montre l'évolution des concentrations en ozone sur les sites de Vif, Saint-Barthélémy et Saint-
Nizier et les 2 POI. Les forts niveaux enregistrés au cours de celle-ci montrent que le choix de ces
périodes a été bon, en particulier pour la première POI où on voit une montée en ozone typique d'une
situation de haute pression et d'un temps stable. Au cours de cette POI n°1, il y a eu un gros effort de
mesure tout particulièrement avec 2 mesures LIDAR et des mesures de COV par canisters et
échantillonneurs passifs dans le sud de l'agglomération.
100
90
POI1
POI2
limite horaire à
ne pas
dépasser
80
70
Ozone en ppb
60
50
40
30
20
10
0
14/07/99 19/07/99 24/07/99 29/07/99 03/08/99 08/08/99 13/08/99
O3 (ppb) vif O3 (ppb) St Barthelemy O3 (ppb) saint-nizier
Figure 5.1. Concentration d'ozone sur l'ensemble de la campagne de mesure et identification des POI
Au cours de ce mois de mesures intensives, la météorologie a été favorable à la formation d'ozone au
cours des quinze premiers jours, puis elle a été assez perturbée et instable dans la deuxième
quinzaine.
Le 15 juillet, l'anticyclone des Açores est sur la France et amène du soleil et des températures de plus
en plus chaudes, le 18 juillet un courant de sud-ouest arrive et le 20 juillet, c'est un flux d'ouest peu
rapide et perturbé qui met fin au premier pic d'ozone enregistré durant cette campagne. Il n'y a pas eu
de phase intensive de mesure durant cette période car il nous a semblé plus prometteur d'attendre
des périodes avec des concentrations plus fortes en ozone, vu les résultats de la pré-campagne de
mesure 1998. Néanmoins le LIDAR EPFL a fonctionné au cours de cette première période stable, et
propice au développement de la pollution photochimique.
Le 21 juillet, c'est le retour de l'anticyclone des Açores avec un flux de nord assez fort. Du 22 au 27
juillet, l'anticyclone protège la région entre 2 dépressions dans un courant de nord qui faiblit, et donc
qui laisse place à des températures plus chaudes et une deuxième période de pollution
photochimique. C'est le déclenchement de la première POI pour le 26 et 27 juillet. Le 28 juillet une
dépression entraînant des masses d'air instable arrive sur les Alpes et met fin à la première POI.
Le 29 et le 30 juillet, c'est une situation d'été ni dépressionnaire ni anticyclonique avec de l'air chaud
et humide. Le 1 er août, une zone dépressionnaire sans vent avec de l'air chaud s'installe, les niveaux
d'ozone augmentent à nouveau. Le 2 août c'est le grand soleil, et le déclenchement de la deuxième
POI. Le 3, il fait toujours beau et un flux de sud-ouest arrive avec une hausse des températures en
altitude. Le 4, c'est flux de sud-ouest chaud et instable qui provoque la fin de la seconde POI.

Campagne 1999
59
Projet Modélisation
A partir du 5 août, une dépression sur le proche Atlantique dirige un courant chaud et humide sur
l'ensemble de la région donnant un temps instable. Ce régime se maintient jusqu'au 12 août, et laisse
place à l'arrivée d'un courant océanique perturbé, devenant plus frais et humide le 13 août.
5.1. Première POI du 24 au 27 juillet
Entre le 24 et le 27 juillet 1999, les niveaux d’ozone ont régulièrement augmenté jusqu’au 27 juillet en
fin d’après-midi où ils ont dépassé le seuil de 90 ppb pour 1 heure dans le sud de l’agglomération. Ce
seuil correspond au niveau à partir duquel un plan d’actions pour la diminution de la teneur en ozone
doit être mis en place.
Le graphe ci-dessous montre l’évolution des concentrations d’ozone dans les 3 vallées du Y
grenoblois avec respectivement la station de la Terrasse dans la vallée du Grésivaudan au nord-est,
la station du Chevalon de Voreppe dans la cluse de Voreppe au nord-ouest en direction de la vallée
du Rhône, les stations de Vif et Saint-Barthélémy au sud et la station d’altitude de Saint-Nizier. La
caractéristique de chacune de ces stations de mesures est qu’elles se situent à plusieurs kilomètres
du centre ville.
100
90
80
70
Ozone en ppb
60
50
40
30
20
10
0
24-juil-99 24-juil-99 25-juil-99 25-juil-99 26-juil-99 26-juil-99 27-juil-99 27-juil-99 28-juil-99
heure locale
O3 (ppb) vif O3 (ppb) St Barthelemy O3 (ppb) voreppe O3 (ppb) terrasse O3 (ppb) saint-nizier
Figure 5.1.1. Concentrations d'ozone du 24 au 28 juillet 1999
Les stations de la Terrasse et de Voreppe montrent un comportement similaire avec une
augmentation journalière des concentrations en ozone et une forte baisse la nuit à la différence de la
station de Vif située dans le sud de Grenoble et dans le même type de site.
Les stations de Saint-Barthélémy et de Saint-Nizier ont un comportement similaire avec un niveau
d’ozone qui reste fort la nuit entre 20 ppb au début de l’épisode et 45 ppb à la fin car elles se situent
en altitude. En effet il est important de noter qu’il n’y a pas de baisse de l’ozone à ces altitudes, car la
nuit il n’y a pas de NO x (bloqué dans la couche de mélange qui est faible) et donc il n’y a pas de
titration de l’ozone par l'oxyde d'azote. Les maxima de ces 2 stations sont les mêmes pour le 24 juillet,
puis leur différence s’accentue jusqu’à un écart de 20 ppb le 27 juillet en faveur de la station de Saint-
Barthélémy. Cette différence est due au fait que cette station se situe dans l’axe des vents thermiques
dominant qui soufflent du nord vers le sud. Ils poussent donc le panache d’ozone sur Saint-
Barthélémy qui se trouve à la distance théorique idéale (environ 15 km) pour enregistrer le maximum
du panache en ozone produit par la cité.
Au niveau du vent, le régime de nord faiblit progressivement entre le 24 et le 26 juillet tandis qu'un
régime de vent de vallée s'installe progressivement dans le bassin grenoblois. L’augmentation en

Campagne 1999
60
Projet Modélisation
ozone traduit bien ce changement de régime de vent. Il montre que le panache de la ville enregistré à
Saint-Barthélémy a augmenté régulièrement pour atteindre son maximum le 27 juillet en fin d’aprèsmidi
avec une concentration d’ozone de 100 ppb.
1000
302
900
300
800
298
700
296
Radiation solaire w/m2
600
500
400
294
292
290
Température en kelvin
300
288
200
286
100
284
0
282
24-juil-99 24-juil-99 25-juil-99 25-juil-99 26-juil-99 26-juil-99 27-juil-99 27-juil-99 28-juil-99
heur locale
Irrad W/m2
Temp K
Figure 5.1.2. Variation de la radiation solaire et de la température
à Saint-Barthélémy entre le 24 et le 28 juillet 1999
Le graphe de la température et de la radiation solaire montre que cette période a été très ensoleillée.
Paradoxalement c’est le 27 juillet, jour où le maximum d’ozone a été enregistré au sol au sud de
Grenoble que la radiation solaire a été la plus faible.
Ce maximum arrive aussi au moment où il y a une bascule en altitude d’un régime faible de Nord à un
régime de Sud-est. Les courbes du graphe ci-dessous montrent les mesures de vent réalisées par
ballon sonde à l’aéroport de Lyon Satolas. On voit nettement la bascule à un vent du sud-est en
altitude entre le 24 et le 27 juillet.
Comparaison Profil Lyon 24 et 27 juillet 1999 à 12:00 UTC
10000
9000
8000
7000
ASL [m]
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
-30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
direction et vitesse du vent
direction 27.04.99 vitess 27.04.99 vitesse 24.07.99 direction 24.07.99
Figure 5.1.3. Profil de vent enregistré à Lyon Satolas par ballon-sonde
le 24 et le 27 juillet 1999

Campagne 1999
61
Projet Modélisation
Dans la suite de l'analyse de cette POI, les mesures de profils verticaux de concentrations d’ozone,
les mesures du profileur de vent et les mesures avions nous permettent de suivre l’évolution en 3
dimensions de l’ozone. A partir de ces mesures verticales, on calcule un graphe de flux d'ozone. Ce
flux d’ozone est calculé pour chaque minimum et maximum d'ozone journalier enregistré sur le site de
Vif.
Le flux d'ozone à la verticale de Vif est calculé à partir de la mesure LIDAR ozone et de la mesure
horizontale de vent réalisée par le profileur de vent à la verticale de Vif.
La représentation de ce flux permet de visualiser le transport horizontal de l'ozone dans les différentes
couches de l'atmosphère par rapport au niveau de référence (altitude de Vif 310 mètres) jusqu'aux
alentours de 3000 mètres. Pour calculer ce flux, on prend la mesure ozone LIDAR moyennée sur 30
mn et centrée sur la mesure de vent, soit pour le flux suivant du 24 juillet 1999 7h45 +/- 15 mn.
Pour calculer ce flux, on prend la mesure ozone LIDAR moyennée sur 30 mn et centrée sur la mesure
de vent. Le flux suivant du 24 juillet 1999 a été calculé par rapport à 17h45 +/- 15 mn. Dans la suite de
l'analyse de cette POI, un graphe de flux d'ozone est présenté pour chaque minimum et maximum
d'ozone journalier enregistré sur le site de Vif. Le flux d'ozone à la verticale de Vif a été calculé à partir
de la mesure LIDAR ozone et de la mesure horizontale de vent réalisée par le profileur.
5.1.1. Le samedi 24 juillet
Le 24 juillet, les maxima d’ozone en altitude ont été enregistrés à 17h45 heure locale. C’est le premier
jour où l’on observe une augmentation des températures.
4000
3500
Mesures LIDAR Ozone
le 24.07.1999 à 17h45
Vif- France
O3 DOAS
O3 LIDAR
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
0
0 20 40 60 80 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.1.1. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif le 24 juillet 1999 à 17h45
Le graphe du flux horizontal de l’ozone suivant la verticale fait ressortir clairement 3 régimes.
• Le premier se situe entre 200 et 1700 mètres. Il met en évidence le transport horizontal de l’ozone
par les vents thermiques de la vallée, légèrement soutenu par le régime de nord. Ce flux permet
d'estimer la hauteur de mélange qui est de l’ordre de 2000 mètres.
• Le deuxième se trouve entre 2000 et 2500 mètres. Ce flux est faible, car les vitesses de vent sont
faibles. Cette couche est la couche de cisaillement due aux grandes falaises du Vercors s’élevant
jusqu’à 2500 mètres. Elle provoque un découplage entre la vallée et la partie de la couche limite
planétaire située au-dessus des montagnes.
• Le troisième niveau, entre 2500 et 3000 mètres, décrit la situation synoptique en traduisant
l’atténuation du régime de nord en accord avec le flux de vent enregistré par le radio sondage de
Lyon Satolas. La concentration d’ozone mesurée est entre 45 et 50 ppb. C'est la concentration
d'ozone de fond de la troposphère libre.

Campagne 1999
62
Projet Modélisation
Le profil LIDAR de Vif montre une forte concentration d’ozone en fin de journée entre 200 et 1500
mètres. Cette couche représente la couche de mélange d’une hauteur de 1500 mètres et bien
mélangé du fait de la turbulence. Il est intéressant de noter que la concentration d’ozone enregistrée à
500 mètres est de 70 ppb alors que l’on mesure 55 ppb au sol.
5.1.2. Le dimanche 25 juillet
Le 25 juillet, le régime de nord faiblit en altitude et une situation de haute pression s’installe. Les
températures sont en hausse et l’ensoleillement est total (cf. fig. 5.1.2.1).
Le graphe du flux d’ozone à 5h45 montre qu’il est faible venant du sud-ouest proche du sol, puis du
sud jusqu’à l’altitude de 2400 mètres. Le vent thermique au sol est dominant c’est-à-dire qu’il souffle
des montagnes au sud de Vif vers la cité. Au-dessus de 2500 mètres, le flux d’ozone vient du nord car
le régime synoptique est toujours au nord comme le confirme les mesures du radio sondage de Lyon.
Dans cette situation, le régime de sud au sud de Grenoble est prédominant et d’origine thermique.
Les profils verticaux LIDAR d’ozone réalisés à Vif et Voreppe montrent un bon accord dans la
première couche située entre 0 et 1000 mètres. Ces résultats montrent la destruction de l’ozone au sol
par titration des NOx jusqu’à la hauteur de la couche résiduelle vers 800 mètres. Au-dessus de cette
couche, la valeur est constante à Vif et voisine de 50-55 ppb ce qui représente des valeurs normales
peu chargées en ozone. Sur Voreppe, les concentrations diminuent avec l'altitude.
Mesures LIDAR Ozone
le 25.07.1999 à 5h45
4000
3500
O3 Lidar Coparly, Voreppe,
O3 Lidar EPFL, Vif
O3 DOAS à Vif
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.2.1. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif et à Voreppe le 25 juillet 1999 à 5h45
Le 25 juillet à 18h15, le profil de Voreppe montre un maximum d’ozone entre le sol et 1500 mètres. Le
profil de Vif quant à lui est linéaire et ne voit pas arriver ce maximum d’ozone, car c’est le panache de
la ville qui est poussé et dispersé dans la couche de mélange au sud de la ville.
Le graphe du flux d’ozone à Vif met en évidence ces 2 couches. La première, située entre 200 et 1250
mètres, est due au régime thermique de la vallée. La deuxième entre 2000 et 3000 mètres montre un
flus d'ozone opposé. Elle semble être due au cisaillement engendré par le massif du Vercors car à
cette heure le vent synoptique mesuré par le radiosondage de Satolas est de nord, nord-est. Il est à
noter que l'échelle radiale des graphes de flux d'ozone varie, et que le flux le 25 juillet à 18h15 est
bien supérieur à celui mesuré le 24 juillet.

Campagne 1999
63
Projet Modélisation
4000
3500
Mesures LIDAR Ozone
25.07.1999 à 18h15
O3 Lidar Coparly, Voreppe
O3 Lidar EPFL, Vif
O3 DOAS, Vif
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.2.3. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif et à Voreppe le 25 juillet 1999 à 18h15
5.1.3. Le lundi 26 juillet
Le 26 juillet, les conditions météorologiques sont toujours anticycloniques. Les températures
augmentent progressivement pour atteindre les 30°C, et le temps devient lourd en fin de journée.
Mesures LIDAR Ozone
le 26.07.1999 à 7h15
4000
3500
O3 Lidar Coparly,
Voreppe
O3 Lidar EPFL, Vif
O3 DOAS, Vif
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.3.1. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif et à Voreppe le 26 juillet 1999 à 7h15
A 7h15, le profil réalisé à Vif montre une destruction de l’ozone jusqu’à 1500 mètres, hauteur de la
couche de mélange (cf. fig.4.4.2.4) mesurée. Cette destruction de l’ozone est principalement due à la
déposition sèche qui est importante en zone montagneuse ainsi qu’à la titration par les NO x . Ce
graphe met en évidence la formation d’une couche d’ozone de réserve 5 au bout de 2 jours de temps
bien ensoleillé et calme au sud de Grenoble. Le maximum d’ozone dans cette couche est de 75 ppb.
5 ozone préservée pendant la nuit dans la couche réservoir (environs 500-1500 m au-dessus du sol)

Campagne 1999
64
Projet Modélisation
Le profil de Voreppe montre bien qu’il y a une destruction totale de l’ozone proche du sol. Sa mesure
s’arrêtant à 1000 mètres, il est difficile d’en tirer une information sur la couche réservoir dans le nord
de Grenoble à ce moment. Le graphe du flux met en évidence le flux matinal d’ozone poussé par les
brises de pente en direction de la ville.
Dans l’après-midi, les concentrations d’ozone au sol avoisinent les 85 ppb dans le sud de
l’agglomération. A 18h15, le profil vertical de Vif est bien homogène jusqu’à 2500 mètres (mesure de
la hauteur de mélange). Il met en avant le flux d’ozone en provenance de la ville bien mélangée entre
le sol et 2500 mètres avec des concentrations allant jusqu’à 80 ppb à 1000 mètres. Le graphe du flux
d’ozone confirme ce résultat en montrant nettement le passage d'un flux venant du nord, nord-est à
Vif dans une couche comprise entre 0 et 2000 mètres. Entre 2500 et 3000 mètres, on a un flux de
sud, car le vent en altitude a basculé au sud, sud-ouest depuis le milieu de journée d’après les
mesures du radiosondage de Satolas de 12h00, heure UTC.
3500
3000
Mesures LIDAR Ozone
le 26.07.1999 à 18h15
O3 Lidar Coparly,
Voreppe
O3 Lidar EPFL
O3 DOAS, Vif
2500
2000
ASL [m]
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.3.2. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif et à Voreppe le 26 juillet 1999 à 18h15
Les 2 profils verticaux ci-dessous enregistrés à 10h15 et 11h45 comparent la mesure ozone réalisée
par l’avion et la mesure LIDAR au-dessus de l’école Champollion à Vif, et ils montrent un accord
satisfaisant entre ces 2 procédés de mesure.
4000
O3
Avion Metair et Lidar EPFL à Vif
26.07.99 à 10h15
4000
O3
Avion Metair et Lidar EPFL à Vif
26.07.99 à 11h45
3500
3500
3000
3000
2500
2500
ASL [m]
2000
ASL [m]
2000
1500
1500
1000
1000
500
0
O3 Lidar
EPFL à Vif
O3 Avion
Metair à Vif
O3 DOAS à
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Vif
500
0
O3 Lidar
EPFL à Vif
Avion Metair
à Vif
O3 DOAS à
Vif
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Figure 5.1.7. Comparaison du profil vertical d'O 3 mesuré par le LIDAR
avec une mesure avion à la verticale de Vif au cours de la matinée du 26 juillet 1999

Campagne 1999
65
Projet Modélisation
Des profils verticaux simultanés en ozone ont été obtenus pour les 3 vallées de Grenoble, à partir des
mesures des LIDAR situés à Vif et Voreppe, et de l’avion dans la vallée de Crolles. La destruction de
l’ozone proche du sol est encore visible le matin avec une concentration résiduelle proche de 60 ppb à
2500 mètres. Au cours de l’après-midi, la valeur au sol augmente et montre que c’est dans la vallée
de Vif qui se trouve sous le vent par rapport à la ville où l'on atteint les plus fortes concentrations alors
que la vallée du Grésivaudan et la Cluse de Voreppe présentent des concentrations similaires.
O3 Profiles
Avion à Crolles- Lidar EPFL à Vif- Lidar Coparly à Voreppe
26.07.99 à 9h30 -10h
O3 Profiles
Lidar Coparly à Voreppe-Avion Metair à Crolles-Lidar EPFL à Vif
26.07.99 à 14h-14h30
ASL [m]
4000
3500
3000
2500
2000
O3 Lidar
EPFL à Vif
O3 Avion
Metair à
Crolles
O3 Lidar
Coparly à
Voreppe
O3 DOAS à
Vif
ASL [m]
4000
3500
3000
2500
2000
O3 Lidar
EPFL à Vif
O3 Avion
Metair à
Crolles
O3 Lidar
Coparly à
Voreppe
O3 DOAS à
Vif
1500
1500
1000
1000
500
500
0
0 20 40 60 80 100
O3 [ppb]
0
0 20 40 60 80 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.3.3. Comparaison des trois profils verticaux (2 LIDAR et 1 avion) de concentrations
d'ozone réalisés dans les 3 vallées entre 9h30-10h et 14h-14h30 le 26 juillet 1999
Le pic observé à 3500 mètres pourrait éventuellement être la signature du transport d’ozone à grande
échelle.
5.1.4. Le mardi 27 juillet
Le 27 juillet, le ciel est bien dégagé en matinée puis il se voile en milieu de journée (cf. fig. 5.1.2) par
un flux de sud. Les températures sont élevées et dépassent les 30 °C.
Le LIDAR placé dans la vallée de Voreppe est en panne. C’est pourquoi seul le profil réalisé à Vif est
présenté sur les graphes suivants.
3500
3000
Mesures LIDAR Ozone
le 26.07.1999 à 7h15
Vif-France
O3 Lidar EPFL, Vif
O3 DOAS
2500
2000
ASL [m]
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.4.1. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif le 27 juillet 1999 à 7h15

Campagne 1999
66
Projet Modélisation
A 7h15, le graphe de flux montre un transport d’ozone faible dû au vent catabatique soufflant en
direction de Grenoble et ayant une vitesse faible (0.5 à 1 m/s). Plus l’altitude est élevée, plus ce flux
augmente car le vent à 3000 mètres est de secteur sud et souffle à une vitesse de 10 m/s.
Sur le profil vertical, la destruction de l’ozone proche du sol est bien visible et met en évidence la
couche réservoir qui atteint une valeur maximum de 80 ppb dans une couche située à 1500 mètres.
Le maximum d’ozone au sol de cette POI est enregistré entre 15h00 et 15h15 à la station mobile de
Saint-Barthélémy avec une concentration de 98.5 ppb. A ce moment le régime thermique local proche
du sol a pris le dessus sur le régime d’altitude. Ce résultat est montré par le graphe de gauche de la
figure 5.1.11, où on voit clairement se dessiner les 2 régimes. Ce régime thermique local de nord se
développe dans une couche de 600 mètres d’épaisseur à 14 h heure locale. Le radiosondage de Lyon
Satolas ne voit pas du tout cet effet dans la vallée du Rhône où le régime de vent de sud est en place.
Le profil vertical de la direction du vent du radiosondage met parfaitement en évidence la couche
limite d'Eckman entre 2000 mètres et le sol. Sur Vif, par contre, le profil vertical du profileur de vent
montre que cette couche limite d'Eckman se développe en dessous de 3000 mètres, résultat de
l'influence des falaises du Vercors située juste au-dessus de Vif et pointant jusqu'à 2000 mètres. Entre
le sol et 1250 mètres, le régime thermique local au site de Grenoble se développe avec une zone de
recouvrement située entre 1250 et 2000 mètres.
Comparaison RS Lyon et profileur de vent Vif le 27 juillet 1999 à 12 UTC
8000
7000
6000
5000
4000
3500
3000
2500
O3 Avion
à Crolles
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 DOAS
à Vif
O3 Profiles:
Avion à Crolles- Lidar EPFL à Vif
le 27.07.99 à 14h25-14h55
ASL [m]
4000
ASL [m]
2000
3000
1500
2000
1000
1000
0
0 50 100 150 200 250 300
500
direction du vent en °
Profileur Vif RS Lyon
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Figure 5.1.4.2. Profils des directions de vent enregistrés à Vif et à Lyon à 14 h. Profil vertical LIDAR à
Vif et avion à Voreppe le 27 juillet 1999 à 14h55
Dans ce cas, les montagnes font écran au régime de sud d’altitude. La combinaison de l’augmentation
des températures et d'une couche réservoir remplie par plusieurs jours de temps anticyclonique font
augmenter les concentrations d’ozone jusqu'à des valeurs proche de 100 ppb au sud de la ville.
Le graphe de droite montre que le maximum d’ozone est enregistré vers 700 mètres entre 14h25 et
14h55 avec une concentration de plus de 100 ppb. Ce résultat est cohérent avec la mesure ponctuelle
de Saint-Barthélémy qui a enregistré une concentration d’ozone de 98.5 ppb à 620 mètres d’altitude.
A 17h45, le graphe de flux fait ressortir le régime thermique local (vent de nord entre 150 et 1400
mètres) et le régime synoptique du sud. Le régime thermique est plus fort à 17h45 qu’à 14h55 avec
une couche de cisaillement à1500 mètres. Le profil vertical montre un profil vertical assez homogène
jusqu’à 1500 mètres avec un maximum d’ozone autour de 90 ppb.

Campagne 1999
67
Projet Modélisation
Mesures LIDAR Ozone
le 27.07.1999 à 17h45
Vif-France
4000
3500
O3 Lidar EPFL, Vif
O3 DOAS
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
0
0 25 50 75 100
O3 [ppb]
Figure 5.1.4.3. Flux d'ozone et profil vertical LIDAR à Vif le 27 juillet 1999 à 17h45
La comparaison de profils verticaux LIDAR et
avion à Vif se corrèlent bien et valide cette
mesure verticale. Ces profils verticaux d’ozone
sont homogènes jusqu’à 3000 mètres car
l’atmosphère à cette heure de la journée est
bien mélangée par la turbulence. Les
concentrations mesurées sont supérieures à
80 ppb dans cette couche et traduisent
l’intensité maximum de nuage photochimique
au sud de la ville au cours de cette POI.
4000
3500
3000
2500
O3
Avion Metair et Lidar EPFL à Vif
27.07.99 à 16h40 à17h15
Figure 5.1.4.4. Comparaison des 2 profils
verticaux (1 LIDAR et 1 avion) de
concentrations d'ozone réalisés dans les
vallées de Crolles et de Vif entre 14h25-14h45
et 16h40-17h15 le 27 juillet 1999 sur Vif.
ASL [m]
2000
1500
1000
O3 Avion
Metair
500
O3 Lidar
EPFL
O3 DOAS à
Vif
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Le 28 juillet, l’arrivée d’un temps maussade accompagnée d’une baisse des températures fait chuter
les niveaux d’ozone à des concentrations de 70 ppb. Le vent tourne au nord-ouest en altitude.

Campagne 1999
68
Projet Modélisation
Au cours de cette POI, des mesures de COV 6 ont été réalisées par capteurs ponctuels (canisters et
tubes) à Vif.
La figure 5.1.15 montre que les mesures de formaldéhyde réalisées par le système DOAS concordent
bien avec celle réalisées par canister le 26 et 27 juillet. Le formaldéhyde résulte de l’oxydation des
COV dans le processus photochimique de formation de l’ozone. C’est donc un bon traceur de la
pollution photochimique. Cette courbe montre que l'évolution temporelle de la concentration de
formaldéhyde suit celle de l’ozone. Les concentrations de formaldéhyde mesurées sont donc d'origine
photochimique dans le sud de Grenoble.
HCHO [ppb]
9
8
7
6
5
4
3
2
1
90
80
70
60
50
40
30
20
10
O3 [ppb]
0
0
7/24 7/25 7/26 7/27 7/28
Date
HCHO (315 nm)
O3 (283 nm)
Figure 5.1.4.5. Comparaison entre l'ozone et le formaldéhyde mesuré par DOAS à Vif.
Sur la figure ci-dessous, la mesure du dioxyde de soufre fait ressortir des pics journaliers autour de 4
à 5 ppb. Généralement les mesures de dioxyde de soufre sont dans la limite de détection des
appareils, c’est-à-dire de quelques ppb. Ces pics de dioxyde de soufre pourraient donc être d'origine
industrielle.
8
7
6
SO2, HCHO [ppb]
5
4
3
2
1
0
7/24 7/25 7/26 7/27 7/28 7/29
Date
SO2 (315 nm) DNPH HCHO (315 nm)
Figure 5.1.4.6. Comparaison de la concentration de formaldéhyde mesuré par DOAS
et capteur passif (DNPH) à Vif, ainsi que la mesure de dioxyde de soufre.
6 Composés organiques volatils

Campagne 1999
69
Projet Modélisation
5.2. Deuxième POI du 1 au 3 août
La deuxième POI a commencé le 1 er août. Des mesures LIDAR ont été effectuées le 2 et le 3 août à
Vif et l’avion a réalisé 2 vols le mardi 3 août.
Le graphe ci-dessous montre l’évolution des concentrations en ozone dans les 3 vallées du Y-
grenoblois. Ce graphe montre une évolution plus chaotique des courbes d’ozone par rapport à la
première POI. En effet dans la nuit du 1 er août, suite à une situation de temps estivale avec de l’air
chaud, les stations de Saint-Barthélémy et Saint-Nizier enregistrent des niveaux de concentrations
d’ozone de fond élevés compris entre 50 et 60 ppb. Sous un temps ensoleillé, chaud et sans vent les
niveaux d’ozone montent progressivement au cours de la journée du 1 er août. Le 2 août, c’est la
poursuite d’un temps chaud et ensoleillé avec le développement des régimes thermiques en vallée. La
production photochimique commence et les concentrations d’ozone montent jusque vers 90 ppb dans
le sud de Grenoble vers 17 heures.
100
90
80
70
Ozone en ppb
60
50
40
30
20
10
0
01-août-99 01-août-99 02-août-99 02-août-99 03-août-99 03-août-99 04-août-99 04-août-99 05-août-99
heure locale
O3 (ppb) vif O3 (ppb) St Barthelemy O3 (ppb) terrasse O3 (ppb) saint-nizier
Figure 5.2.1. Profils des concentrations d'ozone du 1 au 4 août 1999
dans les 3 vallées du Y-grenoblois
Le lundi 2 août en début de matinée, la plus forte baisse de l’ozone est due au fait que le trafic routier
est beaucoup plus dense à 8 heures du matin que pour un week-end. Cet effet est particulièrement
visible pour les stations de Vif et de Saint-Barthélémy. Les stations rurales d’altitude enregistrent une
augmentation de la couche réservoir d’ozone, qui passe de 40 ppb à 55 ppb entre la nuit du 1 er août et
du 2 août.
Le 3 août, la couche réservoir atteint son maximum avec une concentration de 65 ppb, et la formation
d’ozone au sol commence à être générée. Cependant en début d’après-midi, l’ensemble des mesures
au sol montre un arrêt brutal de la production d’ozone avec l’arrivée d’un fort vent géostrophique de
sud à partir de 15 heures.
Le mercredi 4 août, avec l'arrivée d'un régime de sud-ouest instable, les niveaux d’ozone restent
stables.
On constate une différence horaire de l'apparition des maxima d'ozone sur cette période. Le 1 er et le
2, les maxima arrivent aux alentours de 17h00, alors que le 3 août le maximum est mesuré à 14h30.
La figure 5.2.2. montre que les journées du 1 er , du 2 et du 3 août ont bénéficié d'un fort ensoleillement
avec un flux solaire supérieur à 900 Watt/m 2 . L'évolution du profil de température traduit ce fort
ensoleillement en début d'épisode, puis l'arrivée d'un temps instable et lourd à partir du mercredi 4
août. Il n'y a pas de diminution de la radiation solaire, pouvant expliquer la décroissance prématurée
de l'ozone le 3 août.

Campagne 1999
70
Projet Modélisation
1000.0
302
Radiation solaire W/m2
900.0
800.0
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
300
298
296
294
292
290
288
Température en kelvin
0.0
286
01/08/99 01/08/99 02/08/99 02/08/99 03/08/99 03/08/99 04/08/99 04/08/99 05/08/99
Radiation solaire W/m2
Température en K
Figure 5.2.2. Flux solaire et température enregistrés à Saint-Barthélémy du 1 er au 4 août 1999
Au cours de cette POI, il n'y a pas eu de mesure de COV par analyseur ponctuel. La mesure de
formaldéhyde a été réalisée avec le DOAS et validée au cours de la POI1. Le graphe ci-dessous
compare l'évolution du profil d'ozone et de formaldéhyde pour lequel la barre d'erreur de mesure est
indiquée. Le profil de ce dernier suit bien le profil d'ozone avec un rapport 1/10, ce qui nous indique
que le formaldéhyde mesuré à Vif est d'origine photochimique du moins jusqu'au 3 août. Il est
intéressant de noter que durant la titration de l'ozone par l'oxyde d'azote le lundi 2 août vers 8 heures,
une montée de la concentration de formaldéhyde est enregistrée. Dans ce cas, cette augmentation
est due au rejet direct de formaldéhyde par les voitures en tant que polluant primaire.
HCHO [ppb]
9
8
7
6
5
4
3
2
1
90
80
70
60
50
40
30
20
10
O3 [ppb]
0
0
8/1 8/2 8/3 8/4 8/5
Date
HCHO (315 nm)
O3 (283 nm)
Figure 5.2.3. Comparaison entre les concentrations d'ozone et de formaldéhyde
mesurées avec le DOAS à Vif
Le 3 août en début d'après-midi, le formaldéhyde cesse d'augmenter en même temps que l'ozone.
C'est la fin de l'épisode photochimique. Son niveau reste élevé au cours de la nuit ainsi que dans la
journée du mercredi 4 août où la titration de l'ozone par l'oxyde d'azote est bien visible le matin. Au
cours du 4 août, des épisodes de pluie se sont succédés. Etant donné que l'ozone et le formaldéhyde
ne sont pas solubles dans l'eau, il est difficile de connaître l'origine du formaldéhyde mesuré dans la
journée du 4 août.

Campagne 1999
71
Projet Modélisation
5.2.1. Le lundi 2 août
Le profil LIDAR réalisé à Vif le 2 août à 11 heures, met en évidence la destruction de l'ozone proche
du sol. Les concentrations mesurées au-dessus de 1000 mètres indiquent la présence de la couche
d'ozone de réserve déjà chargée avec des concentrations proches de 80 ppb à 2500 mètres.
A 17 heures, les maxima d'ozone sont enregistrés au-dessus de Vif, avec des concentrations proches
de 100 ppb à l'altitude de 500 mètres. Il est intéressant de noter que la station de Saint-Barthélémy ne
mesure pas ce maximum d'ozone. Un second pic est enregistré vers 1500 mètres. Globalement ce
profil vertical est bien régulier car la couche limite est bien mélangée en fin de journée. Ce profil
montre encore que la colonne d'air, située entre 500 et 2000 mètres, s'est chargée de 10 à 20 ppb
d'ozone au cours de l'après-midi.
4000
O3 Profile
Lidar EPFL à Vif
le 2.08.99 à 11h00
4000
O3 Profile
Lidar EPFL à Vif
le 2.08.99 à 17h00
3500
3500
3000
3000
2500
2500
ASL [m]
2000
ASL [m]
2000
1500
1500
1000
O3 Lidar
EPFL à
Vif
1000
O3 Lidar
à Vif
500
O3 DOAS
à Vif
500
O3 DOAS
à Vif
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Figure 5.2.1.1. Profils verticaux LIDAR à Vif le 2 août 1999 à11h00 et 17h00
A la différence du 1 er août où le régime de vent d'altitude était au nord, il est en train de basculer
progressivement à un régime d'ouest, sud-ouest (cf. fig. 5.2.5).
Figure 5.2.1.2. Profils verticaux direction de vent à Vif le 2 août 1999 entre 10 et 11h,et 17h et 17h45

Campagne 1999
72
Projet Modélisation
5.2.2. Le mardi 3 août
Le 3 août entre 9h35 et 10h, la comparaison des profils verticaux d'ozone réalisés avec le LIDAR à Vif
et avec l'avion à Crolles enregistre une charge identique d'ozone, à la différence de la POI de juillet ou
le sud de l'agglomération était toujours plus chargé. La destruction de l'ozone proche du sol est
encore bien visible; elle est à cette heure-ci un peu plus importante à Crolles. Ces profils mettent en
évidence des concentrations d'ozone plus fortes au-dessus de 1000 mètres. C'est la couche réservoir
avec des concentrations d'ozone de 70 ppb qui s'étend jusqu'à une altitude de 3000 mètres. Il est à
noter qu'elle se répartit avec homogénéité sur le bassin grenoblois, ce qui confirme qu'on se trouve
dans une situation chargée en ozone à l'échelle régionale.
A 10h25, la comparaison du profil LIDAR avec la mesure avion à 2300 mètres au-dessus de Vif
montre un excellent accord. Ce profil montre que la couche limite planétaire est en train de se
mélanger suite au réchauffement du sol qui génère de la turbulence. Proche du sol, la production
photochimique d'ozone est en train de commencer.
4000
O3 Profiles:
Avion à Crolles- Lidar EPFL à Vif
le 3.08.99 à 9h35-10h00
4000
O3 Profiles:
Avion et Lidar EPFL à Vif
le 3.08.99 à 10h25
3500
3500
3000
3000
2500
2500
ASL [m]
2000
ASL [m]
2000
1500
1500
1000
500
O3 Avion
à Crolles
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 DOAS
à Vif
1000
500
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 Avion
METAIR à
Vif
O3 DOAS
à Vif
0
0 20 40 60 80 100 120 140
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
O3 [ppb]
Figure 5.2.2.1. Comparaison des 2 profils verticaux (1 LIDAR et 1 avion) de concentrations d'ozone
réalisés dans les vallées de Crolles et de Vif entre 9h35-10h00, le 3 août 1999; Profil vertical
LIDAR à Vif le 3 août 1999 à 18h
En fin de matinée (fig.5.2.2.1. graphe de gauche), le profil LIDAR est régulier alors que le profil avion
montre des différences entre le sol et 1000 mètres. L'avion décrivant une spirale et traversant des
masses d'air, les concentrations d'ozone sont différentes entre les parcelles d'air du milieu de la vallée
et celles proches des pentes. Au-dessus de 1000 mètres, les mesures LIDAR et avion sont bien
corrélées. Il est à noter que les concentrations d'ozone au-dessus de 1000 mètres ont diminué par
rapport à celles enregistrées entre 9h35 et 10h00.
A 14h30, les profils d'ozone sont constants et reflètent une atmosphère bien mélangée. A Crolles, les
concentrations proches du sol sont légèrement supérieures à celle de Vif et elles atteignent les 80
ppb. La concentration d'ozone diminue avec l'altitude. Ce résultat peut être dû au fait qu'un régime de
fort vent du sud se met en place progressivement au-dessus de 1500 mètres et avec des vitesses de
l'ordre de 5 m/s à 3000 mètres (cf. fig. 5.2.9).

Campagne 1999
73
Projet Modélisation
4000
O3 Profiles:
Avion et Lidar EPFL à Vif
le 3.08.99 à 11h42-12h15
4000
O3 Profiles
Avion à Crolles- Lidar EPFL à Vif
le 3.08.99 à 14h30
3500
3500
3000
3000
2500
2500
ASL [m]
2000
ASL [m]
2000
1500
1500
1000
500
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 Avion
METAIR à
Vif
O3 DOAS
à Vif
1000
500
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
O3 Avion
at Crolles
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 DOAS
à Vif
Figure 5.2.2.2. Comparaison des 2 profils verticaux (1 LIDAR et 1 avion) de concentrations d'ozone
réalisés dans les vallées de Crolles et de Vif entre 11h43-12h15, le 3 août 1999. Comparaison des 2
profils verticaux (1 LIDAR et 1 avion) de concentrations d'ozone réalisés dans les vallées de Crolles et
de Vif à 14h30, le 3 août 1999
A 17h00, la charge d’ozone au sol est de 60 ppb. Elle a diminué de 20 ppb en 3 heures. Cette baisse
en plein après-midi est difficile à expliquer alors que tout laissait envisager que le maximum serait
atteint à 17h00 comme le 1 er et le 2 août. Cette baisse au niveau du sol est accompagnée d’une
baisse marquée de la concentration d’ozone de la couche réservoir jusqu’à 60 ppb. La distribution
spatiale de l’ozone est homogène en altitude entre 500 et 1000 mètres.
4000
O3 Profiles
Avion et Lidar EPFL à Vif
le 3.08.99 à 17h05-18h20
3500
3000
2500
ASL [m]
2000
1500
1000
500
O3 Lidar
EPFL à
Vif
O3 Avion
Metair à
Vif
O3 DOAS
à Vif
0
0 20 40 60 80 100 120 140
O3 [ppb]
Figure 5.2.2.3. Comparaison des 2 profils verticaux (1 LIDAR et 1 avion)
dans les vallées de Crolles et de Vif entre 17h05-18h20 le 3 août 1999

Campagne 1999
74
Projet Modélisation
Le vent enregistré à Vif est d’origine thermique et souffle de la ville. La mesure du profileur de vent (cf.
fig. 5.2.2.4) montre que ce régime thermique se développe jusqu’à l’altitude de 1500 mètres, où il y a
une couche de cisaillement. Au-dessus le vent est de secteur sud, et il est important de noter que les
mesures du radio sondage de 12h00 de l’aéroport de Lyon Satolas donne un profil de vent de secteur
sud jusqu’au sol.
Figure 5.2.2.4. Profils verticaux de la vitesse et de la direction du vent à Vif le 3 août 1999 à 10h00
En fin de journée, les mesures LIDAR sont arrêtées pour cause de pluie et les mesures avions
terminées. La mesure de vent à Vif met bien en évidence l’arrivée du vent du sud à partir de 00h30 le
4 août, pénétrant jusqu’au sol avec des vitesses élevées atteignant les 15 m/s. Le 4 août au matin, ce
régime de sud est établi sur le bassin grenoblois avec un ciel couvert, et c’est la fin de la seconde
POI. Malgré ces fortes vitesses de vent, les niveaux de fond restent stables et élevés avec des
concentrations d’ozone au sol de 60 ppb pour les stations rurales.
Figure 5.2.2.5. Profils verticaux de la mesure du vent entre 11h00 et 12h00 à Vif le 4 août 1999

Campagne 1999
75
Projet Modélisation
5.3. Structure verticale de couches
L'analyse de ces 2 POI fait ressortir une structure verticale particulière entre le jour et la nuit sur
Grenoble. Elle se compose de plusieurs couches.
1. La première subit l'influence du fond de vallée. Dans le cas d'un régime de vent synoptique faible
favorable à la formation du nuage photochimique, elle est soumise au régime thermique journalier.
Sa hauteur varie entre le sol et 1700 à 2500 mètres le jour, et entre le sol et 1200 à 1500 mètres
la nuit. Le jour, le vent thermique dominant vient du nord et il pousse le panache de la ville vers le
sud. La nuit c'est un vent de pente qui soufle du sud vers la ville. Les concentrations d'ozones
horaires mesurées dans cette couche sont les plus élevées et elles peuvent dépasser les 100
ppb. Les concentrations maximales ne sont pas forcément enregistrées proche du sol.
2. La deuxième est inluencée par les sommets des massifs. Elle se situe entre les altitudes des
sommets du Vercors et le début de la troposphère libre en journée et pénètre plus dans la cuvette
grenobloise au cours de la nuit. Tout au long de la première POI, le vent y était orienté au secteur
sud.
3. La troisième est directement liée au régime synoptique et en accord avec les mesures réalisées à
la même altitude par le radio sondage de Lyon Satolas. Les niveaux d'ozone sont voisins de 60 à
70 ppb.
­ 3000 m
3
2
­ 2500 - 1700 m
1
Vercors
Chartreuse
3
­ 2500 m
2
­ 1200 - 1500 m
1
Vercors
Chartreuse
Figure 5.3.1. Stratification verticale de l'atmosphère de jour et diurne

Campagne 1999
76
Projet Modélisation
6. Conclusions et Perspectives
La campagne de mesure 1999 a bénéficié de conditions météorologiques moins propices à la
formation de smog photochimique estival que la campagne 1998. En effet, les résultats de mesure de
l'été 1999 font ressortir une seule journée avec des dépassements de la limite horaire européenne,
fixée à 90 ppb pour l'ozone. Au cours de cette campagne, deux POI ont été réalisées.
La première POI s'est déroulé entre le 24 et le 27 juillet. Elle a bénéficié de l'efficacité de l'ensemble
des moyens de mesure disponibles sur le site. Des conditions météorologiques anticycloniques très
stables ont engendré des concentrations d'ozone supérieures à 90 ppb dans le sud de Grenoble. De
part l'ensemble des mesures disponibles sur cette période et de ses conditions météorologiques
idéales, elle représente le cas de base pour la partie de modélisation.
La deuxième POI s'est déroulée entre le 1 er et le 3 août au cours d'une situation météorologique
moins stable ayant généré des niveaux de concentrations horaires d'ozone inférieurs à 90 ppb. En
comparaison avec le mois d'août 1998, il est intéressant de noter qu'une situation météorologique
similaire, mais de plus longue durée, avait conduit à des pics horaires d'ozone de 110 ppb.
Cette campagne de mesure représente un gros effort de toutes les équipes qui y ont participée. Au
niveau français, c'est à l'heure actuelle une des plus importantes réalisés à l'échelle d'une
agglomération et dans un site avec une topographie marquée. Les résultats de mesures
tridimensionnels montrent clairement l'importance des mécanismes de mélange sur la cuvette
grenobloise, puisqu'ils pilotent le transport et la dispersion des polluants. De plus, l'ensemble de ces
mesures au sol et à la verticale a confirmé que les mouvements atmosphériques au niveau de la
couche limite planétaire sur la ville de Grenoble sont peu sensible au régime synoptique, tout
particulièrement au cours des périodes critiques de pollution. C'est généralement lorsqu'il n'y a plus de
dissociation entre le régime local et synoptique, que l'épisode photochimique se termine.
Ces mesures ont permis de quantifier les apports extérieurs en ozone qui représentent 40 à 50 % des
concentrations d'ozone enregistrées lors des pics de pollution. L'ensemble de l'agglomération, quant à
elle, génère un apport local en ozone compris entre 50 et 60 % pour le même type de situation. Sur
les apports extérieurs seule une diminution de 50 % des émissions des COV, des NOx et du CO sur
l'Europe peut les faire baisser sur le long terme.
Les résultats de cette campagne de mesure sont très importants pour la partie modélisation ultérieure.
En effet ce sont eux qui définissent la période du cas de base à modéliser pour la ville de Grenoble.
Cette période est la première POI. L'ensemble des données au sol et à la verticale obtenues apporte
les informations nécessaires pour initialiser et fixer les paramètres d'entrée du modèle; ensuite elles
vont servir à valider le cas de base au sol et à la verticale par comparaison des simulations et des
mesures. A ce niveau du projet, les mesures DOAS, LIDAR et avion s'avèrent donc des données
d'observations nécessaires pour construire l'outil numérique adapté à Grenoble.
Le modèle utilisé est un modèle photochimique eulérien non hydrostatique. La technique du nesting
est employée, ce qui implique le calcul sur une grande grille qui contient la petite grille centrée sur
Grenoble. Avant de pouvoir entreprendre les calculs sur ces domaines, il faut préparer les paramètres
et les données à entrer, qui sont déterminants pour la vraisemblance des résultats.
Sur la grande grille, le calcul météorologique est initialisé à partir des résultats horaires du modèle
météorologique de l'ISM 7 qui a une résolution de 14 kilomètres. Le calcul chimique, quant à lui, est fait
à partir du cadastre d'émission horaire EMEP 8 avec le module RACM 9 .
7 Institut Suisse de Météorologie
8 Cadastre d'émissions européen
9 Reactiv Atmospheric Chemical Mechanism

Campagne 1999
77
Projet Modélisation
Nord
Figure 6.1. Coupe horizontale des concentrations d'ozone et coupe verticale de la turbulence,
le 26 juillet à 18h00 et 22h00 heure locale.
Les résultats obtenus sur le grand domaine pour le 26 juillet 1999 sont présentés sur les figures
suivantes. Sur la figure 6.1, on voit clairement le panache d'ozone engendré par la ville de Lyon qui
atteint son maximum à 18h00, avant de descendre vers le sud où il est toujours visible à 22h00. La
coupe verticale représente la turbulence. Elle est importante à 18h00 ce qui prouve que l'atmosphère
est bien mélangée alors qu'à 22h00, la turbulence est presque nulle.
Figure 6.2. Coupe horizontale du champ de vent, coupe verticale de l'humidité relative et nuage
d'ozone en rouge ayant des concentrations supérieures à 70 ppb,
le 26 juillet à 18h00 et 22h00 heure locale.
La figure 6.2. montre pour les mêmes heures que la figure 6.1, l'évolution verticale de l'humidité
relative et l'évolution horizontale des champs de vents. L'humidité est plus faible près du sol à 18 h00

Campagne 1999
78
Projet Modélisation
qu'à 22h00. Le vent quant à lui est faible de secteur nord dans la région de Lyon et pousse la poche
d'ozone vers le sud. Le volume en rouge représente les concentrations d'ozone supérieures à 70 ppb.
On voit que ce volume d'ozone se situe dans la couche limite planétaire et qu'il se déplace dans la
vallée du Rhône. Ces visualisations sont réalisées à partir des données de sortie du modèle qui sont
en format netCDF 10 et avec le logiciel Vis5d disponible gratuitement sur le web et développé par
l'EPA 11 . L'ASCOPARG va disposer de l'ensemble de ces outils de visualisation à la fin du projet.Le
cadastre d'émissions horaires sur Grenoble est à présent terminé et mis à jour, la prochaine étape est
le calcul de la chimie sur le petit domaine, suivi de la validation du cas de base de juillet 1999.
L'outil numérique adapté à Grenoble va ainsi permettre d'évaluer les effets d'une réduction des taux
d'émissions des précurseurs (NOx et COV) sur les concentrations d'ozone. Il va constituer un outil
efficace pour comparer l'efficacité des stratégies théoriques d'abattements des précurseurs sur la
qualité de l'air en ozone, notamment à l'occasion des pics de pollution.
10 Network Common Data Format
11 Environement Protection Agency (United States)

Campagne 1999
79
Projet Modélisation
7. Références
Couach O., Mounier G. et al. Analyse spatiale de la qualité de l'air á méso-échelle á l'aide d'un modèle
eulérien photochimique. Application à la région Rhônes-Alpes par multi-nesting; 9th International
Scientific Symposium Avignon France, June 2000
Jiménez, R. and al. Investigation of the emission of monocyclic aromatic hydrocarbons from a
wastewater treatment plant at Lausanne (Switzerland) by differential optical absorption
spectroscopy (DOAS). Accepted for publication in the Proceedings of the 93 rd Annual
Conference & Exhibition, Air & Waste Management Association (A&WMA), Salt Lake City, June
18-22, 2000
Jimenez R. , Larsen B., Favaro G., Martilli A., Kita D. , Van den Bergh H. and Calpini B. Measurement
of formaldehyde (HCHO) by DOAS: Intercomparison to DNPH measurements and interpretation
from Eulerian model calculations, accepted to AWMA's (Air & Waste Management Association)
93rd Annual Meeting and Exhibition, Salt Lake City, Utah, June 18-22, 2000
Quaglia P., Couach O., Balin J., Simeonov V., Lazzarotto B., Kirchner F., Martilli A., Clappier A. and
Calpini B. Measurement campaign and numerical modeling in the complex topography of the
Grenoble area, France, during summer 99. Eurotrac Symposium 2000, Garmish-Partenkirchen,
27-31 mars 2000
Couach O., and al. Eulerian modelling of photochemical pollutants over a complex topography urban
and rural region, Grenoble case study; 8th International Symposium Transport and Air Pollutin
Cost 319 Final Conference Grazer congress, June 1999
Perego S., MetPhoMod – a numerical mesoscale model for simulation of regional photosmog in
complex terrain: model description and application during Pollumet 1993 (Switzerland). Meteorol.
Atmos. Phys. 70, 43-69, 1999
Calpini B. Air pollution: measuring techniques and impact on our environment Eur. J. of An. Chem.
(Analusis), 27, n° 4, EDP Sciences, Wiley - VCH, pp. 293-301, 1999
Quaglia P. , Larchevêque G. , Jimenez R. , Lazzarotto B. , Simeonov V. , Ancellet G. , van den Bergh
H. , and Calpini B. Planetary Boundary Layer ozone fluxes from combined airborne, ground
based LIDARs and Wind profilers measurements. Eur. J. of An. Chem. (Analusis), 27, n° 4, EDP
Sciences, Wiley - VCH, pp.305-310, 1999
Ruffieux D. Use of a Wind Profiler in Planetary Boundary Layer Experiment, Eur. J. of An. Chem.
(Analusis), 27, n° 4, EDP Sciences, Wiley – VCH, pp310-312, 1999
Simeonov V., Lazzarotto B., Larchevêque G., Quaglia P., and Calpini B. UV ozone DIAL based on
Raman cell filled with two Raman active gases Proceeding of Envirosense 99 , Munich /
Germany. SPIE series, 1999
Couach O., Besson C., Kuebler J., Martilli A., Perego S., Clappier A., Larchevèque G., Calpini B. and
van den Bergh H. Campagne de mesure 1998 de la pollution de l'air sur la région grenobloise,
Réseau de mesure de la aulité de l'air ASCOPARG Novembre 1998
Stockwell W. R., Kirchner F., Kuhn M., Seefeld S., A new mechanism for regional atmospheric
chemistry modelling. J. Geophys. Res., 102(D22), 25847-25879, 1997
Office Fédéral de l'Environnement des Forêts et du Paysage Suisse L’ozone troposphérique, Cahier
de l’environnement 277, 1996
Teissier C. Campagne estivale de mesure de l'ozone dans l'agglomération grenobloise, Rapport de
stage ASCOPARG, Octobre 1995
Anquetin S., Chollet J.P., Guilbeaud C. Transport et évolution de la pollution sur l'agglomération
grenobloise, Cachan, Pollution atmosphérique à l'échelle locale et régionale, Décembre 1993

Campagne 1999
80
Projet Modélisation
Annexes
Cette annexe se compose d’un CD rom dont le contenu est expliqué dans la partie qui suit. Ce CD
rom contient l’ensemble des mesures réalisées au cours de ce mois de mesures, ainsi que les
données d’input nécessaires pour mettre en place les calculs météorologiques sur les domaines de
modélisation choisie par le LPAS pour cette étude. La structure principale du CD rom se compose de
2 directoires, qui sont les suivantes:
• grand_domaine
• petit_domaine
A Directoire « grand_domaine »
Il contient cinq sous-répertoires regroupant l’ensemble des mesures relatives au grand domaine, et un
fichier Readme contenant les explications relatives à chacune de ces données.
• chimie_meteo
• meteo
• ism_model
• radio_sondage
• topoland
Pour chacun de ces répertoires, la structure est précisée. La taille des fichiers qu'il contient ainsi que
le fichier Readme sont listés.
1. chimie_meteo
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
1008 Oct 2 15:37 Readme
118576 Oct 2 14:59 casset_1507_150899.dat
fichier Readme
*********************************************
* Mesures ponctuelles pour la grande grille *
*********************************************
Il n'y a que trés peu de mesures de fond pour l'ozone sur la grande grille.
Une seule mesure l'ozone. C'est la station du Casset qui est une station de montagne.
Elle a donc un niveau d'ozone qui reste assez élevé et linéaire. En effet les concentrations
enregitrés sur la campagne 1999 ne decendent pas en dessous de 25 ppb.
Les carctéristique géographiques de cette station sont les suivantes. Ses coordonnées sont
données en lat/long et dans le système de projection orthonormé lambert 2 étendu.
Site Lat./Long. Alt. (mètres)
-------------------------------------------------------------------------------
Casset (Lautaret) 6.4695 44.9941 1755
Lambert2étendu (m.)
----------------------------
Casset (Lautaret) 925834.0707 2007835.9955 1755

Campagne 1999
81
Projet Modélisation
2. meteo
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 695 Oct 2 11:16 Readme
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 3276762 Sep 25 17:07 meteo99.dat
fichier Readme
****************************************
* Données météo pour la grande grille *
****************************************
Le fichier meteo99.dat contient les données météorolgiques
de 48 stations (latitude, longitude, altitude) sur le grand domaine
de simulation entre le 15 juillet et le 15 août 1999 en heure UTC.
Les paramètres sont les suivants:
HH ( HEURE UTC )
FF ( en M/S )
DD (en degré)
HUMI ( EN % )
TEMPE ( EN DEGRES CELSIUS ET 1/10 )
RAYONNEMENT GLOBAL A L'HORIZONTALE ( EN JOULES CM2 )
---------------------------------------
NUMPOST ;STATION ; LAT. ; LON. ; ALTI ; YYYYMMDDHH ; FF ; DD ; HUMI ; TEMPE ; RG;
---------------------------------------

Campagne 1999
82
Projet Modélisation
3. ism_model
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5837416 Oct 4 14:28 99071600_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5898475 Oct 4 14:28 99071700_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5941009 Oct 4 14:28 99071800_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5889469 Oct 4 14:29 99071900_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5813165 Oct 4 14:29 99072000_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5822162 Oct 4 14:29 99072200_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5794768 Oct 4 14:29 99072300_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5783866 Oct 4 14:29 99072400_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5777734 Oct 4 14:30 99072500_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5868295 Oct 4 14:30 99072600_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5957419 Oct 4 14:30 99072700_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5934182 Oct 4 14:30 99073100_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5884911 Oct 4 14:30 99080100_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5893457 Oct 4 14:30 99080200_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 5890113 Oct 4 14:31 99080300_DGR.tar.gz
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 1311 Oct 4 14:40 Readme
fichier Readme
************************************************************
* Données ISM pour initialisation grande grille de calcul *
************************************************************
Les données ISM sont calculées heure par heure et ont été extraites sur le domaine ci-dessus
incluant notre grand domaine pour les POI 1999.
NW-Edge
NE-edge
[54,71] [82,71]
(46.94N, 02.24E) ----------------------- (47.21N, 07.28E)
| |
| |
(43.46N, 02.80E) ----------------------- (43.72N, 07.48E)
[54,43] [82,43]
SW-edge
SE-edge
Dans ces fichiers, les champs sont les suivants:
- en atmosphère libre
fi,u,v,t,qd,qw,omega sur les surfaces du modèle et
surfaces de p de 200 à 900 hPa pour tous les 50 hPa,
- paramètre au sol: ps,t2m,u10m,v10m,alb, thsb, sosb et clct
- paramètres externes (à l'échéance +0h): fib,rla,phi,bla.
Les fichiers de données sont tar gzipped.
Pour voir ce qu'il contient:
gunzip -c nom_fichier.tar.gz | tar tvf -
Pour décompresser les données:
gunzip -c nom_fichier.tar.gz | tar xvf -

Campagne 1999
83
Projet Modélisation
4. radio_sondage
Lyon
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
fichier Readme
57592 Oct 2 12:14 RSaug01_04.dat
69580 Oct 2 12:14 RSjul16_20.dat
65367 Oct 2 12:14 RSjul24_28.dat
2831 Oct 2 12:18 Readme
*****************************************************************
* Données météo des radio sondages de Satolas pour les POI 1999 *
*****************************************************************
Radio sondages de Satolas réalisés 2 fois par jour à 0 h et à 12 h heure UTC.
L'altitude de l'aéroport est 236 m.
Format des fichiers de radio sondages
-------------------------------------
12 car : station : LYON-SATOLAS
1 car : separateur ';'
12 car : Date (AAAAMMJJHHMI)
1 car : separateur ';'
F6.0 : Altitude (metres)
1 car : separateur ';'
F6.1 : Pression (1/10eme hPa)
1 car : separateur ';'
F5.1 : Temperature seche (degres Celsius)
1 car : separateur ';'
F5.1 : T. du point de rosee (degres Celsius)
1 car : separateur ';'
F4.0 : Humidite (%)
1 car : separateur ';'
F4.0 : Rapport de melange (dixiemes de g/kg)
1 car : separateur ';'
F5.0 : Direction de provenance du vent (degres)
1 car : separateur ';'
F5.0 : Vitesse du vent (m/s)
1 car : separateur ';'
I2 : Tropopause (si 1)
1 car : separateur ';'
I2 : Point significatif (si 1)
1 car : separateur ';'
----------------------------------------
NOTA :
------
Les niveaux de mesure sont :
- Les niveaux standards de pression (1000, 950, 900, 850, etc, (hPa))
- Les altitudes principales (500 m, 1000 m, 1500 m, etc.)
- Les niveaux caracteristiques (altitude)
- Les pressions et altitudes sont les pressions et les altitudes vraies.
----------------------------------------

Campagne 1999
84
Projet Modélisation
Payerne
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 1273 Oct 2 14:16 Readme
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 156555 Oct 2 12:25 f19980715.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 156951 Oct 2 12:25 f19980717.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 151407 Oct 2 12:25 f19980720.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 175167 Oct 2 12:25 f19980805.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 121113 Oct 2 12:25 f19980807.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 142596 Oct 2 12:25 f19980810.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 137844 Oct 2 12:25 f19990716.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 160812 Oct 2 12:25 f19990719.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 155070 Oct 2 12:25 f19990721.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 151506 Oct 2 12:25 f19990723.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 216252 Oct 2 12:25 f19990726.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 173979 Oct 2 12:25 f19990728.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 156654 Oct 2 12:25 f19990730.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 149823 Oct 2 12:25 f19990802.12
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 178929 Oct 2 12:25 f19990804.12
fichier Readme
*********************************************************
* Radiosondages de Payerne pour les POI 1999 *
*********************************************************
L'altitude de la station de Payerne est 491 m.
Les 4 premières lignes spécifient l'année et d'autres commentaires.
Les mesures commencent à l'altitude de 481 m qui est l'altitude de Payerne.
Le format des données est le suivant:
-------------------
date | hh | code | id | sec | alt | wd | ws | press | temp | hr | dpt | O3 | O3 corrigée |
date
hh
code
id
sec
wd
ws
press
temp
hr
dpt
O3
O3
année mois jour
heure du sondage
code de la station
pas d'importance
temps écoulé depuis hh en seconde des mesures météo et chimiques
est la direction du vent
est la vitesse du vent en m/s
est la pression (/100 pour avoir de mbar)
est la température absolue (/100 pour avoir des °C)
est l'humidité relative (/100 pour avoir un % d'humidité)
est le poin de rosée
est la mesure brut d'O3 sans correction réalisé par la sonde Brewer-Mast
corrigée est la mesure corrigée d'O3 et son unité est en nbar*100 donc il
faut la diviser par 100 pour obtenir des ppb
--------------------
Les sondages mesurant les concentrations d'ozone ne sont pas réalisés 2 fois par jour mais
environs tous les 3 jours à 12 h.

Campagne 1999
85
Projet Modélisation
5. topoland
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
fichier Readme
2695 Oct 4 15:45 Readme
10239 Oct 4 14:49 land_6.asc
12280 Oct 4 14:49 topo_6.asc
**************************************************************
* Données de topographie et de landuse pour le grand domaine *
**************************************************************
Ces données proviennent des serveurs mondiaux et ont une résolution du km
pour la topographie et le landuse. Les URL sont les suivantes
http://www1.gsi-mc.go.jp/gtopo30/gtopo30.html
http://edcdaac.usgs.gov/glcc/glcc.html
#topographie
#landuse
Taille du domaine
---------------------
Il faut alors traiter ces données avec Arcinfo et les ré échantilloner,
dans ce cas avec des mailles de 6 km pour un domaine de
216 par 228 km.
LANDUSE
--------------
Pour l'occupation des sols, on a récupéré les données dans les classes USGS qui prennent en
conpte 21 catégories de sol (voir http://edcdaac.usgs.gov/glcc/glcc.html).
Paramètres de sol associés à chacune de ces classes
GROUNDCLASSES
Z0 Albedo Ground_Heat_Capacity Ground_Diffusivity
Rel_Humidity Evaporation_Resistance Leaf_Area_Index Shielding_Factor;
1 1. 0.35 0.9e6 2.3e-6 0.5 4.e-3 0. 0.;
2 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
3 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 1. 1.5e-3 4. 0.8;
4 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
5 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
6 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
7 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
8 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
9 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
10 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
11 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
12 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
13 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
14 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
15 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
16 0.0015 0.2 4.186e6 1.e-3 1. 1.e-5 0. 0.;
17 0.08 0.2 4.186e6 1.e-6 1. 1.e-5 3. 0.8;
18 3. 0.2 4.186e6 1.e-6 1. 1.e-5 4. 0.8;
19 0.05 0.2 1.e6 4.e-6 0.6 3.e-3 0. 0.;
20 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
21 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
22 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
23 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
24 0.001 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 0. 0.;

Campagne 1999
86
Projet Modélisation
B Directoire « petit_domaine »
Il se compose de huit sous-répertoires avec toutes les mesures réalisées sur le petit domaine et à
chaque fois un fichier Readme contenant les explications relatives aux données.
• station_fixe
• station_mobile
• epfl_lidar
• epfl_doas
• degreane_profileur_vent
• coparly_lidar
• metair_avion
• topoland
Pour chacun de ces répertoires, la structure est précisée. La taille des fichiers qu'il contient ainsi que
le fichier Readme sont listés.
1. station_fixe
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 1596 Oct 4 14:24 Readme
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 156587 Aug 21 15:35 champ_sur_drac.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 158133 Aug 21 15:34 champagnier.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 186120 Aug 21 15:34 charavines.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 117789 Aug 21 15:35 fontaine.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 215829 Aug 21 15:35 iga.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 147550 Aug 21 15:34 peuil_de_claix.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 112179 Aug 21 15:34 pont_de_claix.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 96560 Aug 21 15:35 versoud.dat
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 131658 Aug 21 15:35 villeneuve.dat
fichier Readme
****************************************************
* Données Chimiques et Météorologiques pour la petite grille *
****************************************************
Sur la ville de Grenoble et ses environs, il y a 9 stations qui mesurent les
paramètres météorologiques dont 6 mesures aussi l'O3 et les NOx.
A chacune de ces stations correspond un fichier dat avec les données
météorologiques et chimiques avec un temps d'acquisition de 15 mn.
Caractéristiques géographiques
Sites fixes 1999 Long./Lat. Alt. (mètres)
------------------------
Champ sur Drac 5.730 45.080 267
Champagnier 5.726 45.108 363
Charavines 5.519 45.428 491
Fontaines 5.688 45.192 210
Peuil de Claix 5.647 45.124 935
Pont de Claix 5.700 45.120 237
Versoud 5.851 45.219 216
Villeneuve 5.736 45.161 219
IGA (Porte de Bastille) 5.723 45.196 300

Campagne 1999
87
Projet Modélisation
Sites fixes 1999 Lambert2_etendu (m.) Alt. (mètres)
------------------------
Champ sur Drac 867151.7767 2014585.0352 267
Champagnier 866702.8440 2017681.2447 363
Charavines 848981.1323 2052542.8942 491
Fontaines 863316.0241 2026882.4415 210
Peuil de Claix 860414.2326 2019193.3922 935
Pont de Claix 864600.7903 2018926.1393 237
Versoud 875982.6987 2030440.2068 216
Villeneuve 867234.6784 2023601.5192 219
IGA (Porte de Bastille) 866045.6130 2027444.5520 300
2. station_mobile
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
1686 Oct 2 15:53 Readme
280822 Oct 2 15:54 st_barthelemy.dat
156053 Oct 2 15:54 st_nizier.dat
136866 Oct 2 15:54 terrasse.dat
96560 Oct 2 15:54 versoud.dat
192960 Oct 2 15:54 vif.dat
121149 Oct 2 15:54 voreppe.dat
fichier Readme
***************************************************************
* Données Chimiques et Météorologiques pour la grande grille *
***************************************************************
Pour la campagne 1999, 6 stations mobiles de mesures chimiques (O3 et NOx) et
météorologiques (vent, température) ont été mises en place. L'acquisition a été faite
toutes les 15 mn en heure UTC.
A chacunes de ces stations correspond un fichier dat comprenant l'ensemble des
mesures météorologiques et chimiques.
Leurs caractéristiques géographiques sont les suivantes.
Sites mobiles 1999 Long./Lat. Alt. (mètres)
------------------------
Voreppe 5.64 45.27 192
La Terrasse 5.93 45.32 240
Vif 5.678 45.058 302
Saint-Barthélémy 5.63 45.00 620
Saint-Nizier 5.647 45.189 1030
Versoud 5.851 45.219 216
Sites mobiles 1999 Lambert2_etendu (m.) Alt. (mètres)
------------------------
Voreppe 859181.9996 2035385.8273 192
La Terrasse 881670.3072 2041936.3049 240
Vif 863163.6270 2011966.1471 302
Saint-Barthélémy 859654.7808 2005364.3866 620
Saint-Nizier 860110.0473 2026412.7288 1030
Versoud 875982.6987 2030440.2068 216
Casset(Lautaret) 925834.0707 2007835.9955 1755

Campagne 1999
88
Projet Modélisation
3. epfl_lidar
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
fichier Readme
860 Oct 10 16:03 Readme
96256 Oct 5 19:44 data_lidar_POI1.xls
46080 Oct 5 19:44 data_lidar_POI2.xls
41472 Oct 5 19:44 hcm_poi1.xls
44544 Oct 5 19:44 o3_poi1_poi2.xls
********************************
* Données LIDAR EPFL - Vif 1999 *
********************************
Le répertoire LIDAR EPFL contient
- fichiers format xcel
data_lidar_POI1.xls
data_lidar_POI2.xls
contenant les données Ozone LIDAR (en ppb) traitées sous forme
de matrice [temps/altitude] pour les deux POI avec une
résolution temporarire de 30 min.
Obs: première ligne est l'O3 mesuré par DOAS (5m sol sur 1km de trajet optique),
SR indique les mesures LIDAR "short-range" et LR le "long-range".
- fichier format xcel
hcm_poi1.xls
avec l'estimation de la hauteur de la couche
de mélange (HCM) à partir du coefficient de rétrodiffusion à 299 nm sur 6.5 min
avec un pas de temps de 30 min.
- fichier word
o3_poi1_poi2.doc
4. epfl_doas
contenant les représentations 2D de l'Ozone des deux POI.
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
167601 Oct 12 10:19 DOAS_Vif_1999.csv
575488 Oct 12 10:19 DOAS_Vif_1999.xls
554 Oct 12 14:38 Readme
fichier Readme
*********************************
* Données DOAS EPFL - Vif 1999 *
*********************************
Le répertoire DOAS EPFL contient un fichier format xcel DOAS_Vif_1999.xls
contenant une description générale des caractéristiques de mesures (trajet optique
de la mesure, hauteur, etc.) ainsi que sur le temps d'acquisition et l'erreur de mesure
pour chaque polluant mesuré par le DOAS
une feuille xcel avec les concentrations d'O3, de SO2, de HCHO, de NO2
avec un temps d'acquisition de 15 mn sur l'ensemble de la campagne

Campagne 1999
89
Projet Modélisation
5. coparly_lidar
drwxr-xr-x 7 ocouach dgr_pa
drwxr-xr-x 2 ocouach dgr_pa
drwxr-xr-x 2 ocouach dgr_pa
6. metair_avion
512 Oct 5 11:42 lidar/
512 Oct 5 11:42 meteo/
1024 Oct 5 11:42 sodar/
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa 1399437 Oct 2 15:21 MetAir990726.ZIP
7. degreane_profileur_vent
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
drwxr-xr-x 36 ocouach dgr_pa
448 Oct 11 11:23 Readme
1024 Oct 11 10:19 data_asc/
fichier Readme
*************************************************
* Données Profileur de Vent DEGREANE - Vif 1999 *
*************************************************
Ce répertoire contient l'ensemble des données validées du profileur
de vent en ascii stockées dans
---> data_asc
avec une résolution de 15 mn et jusqu'à une altitude maximum
aux alentours de 300 m AGL.
L'ensemble des données pour chaque jour est stocké dans un répertoire du type
---> type 1999mjj.TRT

Campagne 1999
90
Projet Modélisation
8. topoland
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
-rw-r--r-- 1 ocouach dgr_pa
fichier Readme
2692 Oct 4 15:47 Readme
3387 Oct 4 15:39 land_2km.asc
6148 Oct 4 15:40 topo_2km.asc
**************************************************************
* Données de topographie et de landuse pour le petit domaine *
**************************************************************
Ces données proviennent des serveurs mondiaux et on une réslotion du km,
pour la topographie et le landuse. Les URL sont les suvantes
http://www1.gsi-mc.go.jp/gtopo30/gtopo30.html
http://edcdaac.usgs.gov/glcc/glcc.html
#topographie
#landuse
Taille du domaine
---------------------
Il faut alors traiter ces données avec Arcinfo et les ré échantilloner,
dans ce cas avec des mailles de 2 km pour un domaine de 72 par 78 km.
LANDUSE
--------------
Pour l'occupation des sols, on a récupéré les données dans les classes USGS qui prennent en
conpte 21 catégories de sol (voir http://edcdaac.usgs.gov/glcc/glcc.html).
Paramètres de sol associés à chacune de ces classes
GROUNDCLASSES
Z0 Albedo Ground_Heat_Capacity Ground_Diffusivity
Rel_Humidity Evaporation_Resistance Leaf_Area_Index Shielding_Factor;
1 1. 0.35 0.9e6 2.3e-6 0.5 4.e-3 0. 0.;
2 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
3 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 1. 1.5e-3 4. 0.8;
4 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
5 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
6 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
7 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
8 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
9 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
10 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 4. 0.8;
11 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
12 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
13 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
14 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
15 4. 0.2 1.e6 0.53e-6 0.8 1.5e-3 4. 0.8;
16 0.0015 0.2 4.186e6 1.e-3 1. 1.e-5 0. 0.;
17 0.08 0.2 4.186e6 1.e-6 1. 1.e-5 3. 0.8;
18 3. 0.2 4.186e6 1.e-6 1. 1.e-5 4. 0.8;
19 0.05 0.2 1.e6 4.e-6 0.6 3.e-3 0. 0.;
20 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
21 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
22 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
23 0.08 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 3. 0.8;
24 0.001 0.2 1.e6 0.53e-6 0.7 2.e-3 0. 0.;