Vendredi de l'OVSQ - Le climat et les énergies : Que faire ? Réflexions sur des solutions réalistes

21/10/2022 12:30

La météo en Antarctique. Observer l’actuel - Prévoir l’avenir

18/10/2022 17:30

Exploration de l’emballement de l’effet de serre de la vapeur d'eau via un modèle 3-D de climat planétaire, le PCM-Générique

11/10/2022 15:00

Conférence-débat sur le contexte des négociations sur le climat et le rôle de la science pour l’appui aux décisions

14/03/2022 11:00

Conférence-débat avec Paul Watskinson sur le contexte des négociations sur le climat et le rôle de la science pour l’appui aux décisions, animée par Mounia Mostefaoui

On the Reliability of the El Nino-Southern Oscillation over the Last Millennium

10/03/2022 10:00

Our understanding of the oceanic and atmospheric dynamics under continued anthropogenic forcing rests on two major pillars: general circulation models (GCMs) and instrumental climate data. However, observations of 20th century climate (e.g. from weather stations or satellites) are too short (back to 1900) to fully characterize decadal and centennial variability in the climate system.

Extreme heatwaves in Europe 1950-2020: analysis of the links between meteorology, population, and impacts

28/02/2022 11:00

There is high confidence that heatwaves will become more frequent and more intense under the influence of climate change.

nalyse socio-spatiale de l’exposition des populations à la pollution atmosphérique en zone urbaine, par une approche de modélisation dynamique basée sur l’individu, intégrant les comportements de mobilité

27/03/2023 14:00

Le caractère non homogène de la pollution atmosphérique est à l’origine de nombreuses disparités d’exposition qui posent la question des inégalités environnementales. L’exposition étant l’une des questions clés pour évaluer les impacts sanitaires de la pollution, il est désormais nécessaire de considérer l’exposition au niveau individuel afin de mettre en évidence les inégalités sociales liées à l’exposition, et d’évaluer les formes d’action publique qui peuvent contribuer à les réduire.

L’objectif général de cette thèse est de proposer une analyse sociale et géographique de l’exposition à la pollution de l’air. Pour répondre à cet objectif, ma recherche s’appuie sur une analyse des pratiques de mobilité – leviers de la différenciation de cette exposition, la modélisation de ces pratiques socialement discriminées dans un modèle multi-agents, et la conduite de modélisations aboutissant à la production de données d’exposition. Ma démarche fait appel à une plateforme de modélisation urbaine développée dans mon équipe, dans le cadre de précédents projets de recherche pluridisciplinaires. Dans cette chaîne de modélisation, la configuration de l’espace urbain ainsi que les pratiques individuelles émettrices qui s’y déroulent (mobilité et consommation d’énergie dans les bâtiments) sont simulées par le modèle d’émissions OLYMPUS. OLYMPUS produit des données d’émissions qui alimentent les simulations de qualité de l’air du CTM CHIMERE. Les champs de concentration horaire produits par CHIMERE sont ensuite raffinés à l’échelle de la rue par une méthode de descente d’échelle statistique. Cette plateforme permet le couplage des concentrations avec la mobilité d’OLYMPUS pour produire une exposition dynamique individuelle.

Les développements que j’ai menés au cours de cette thèse sont pluriels et ont consisté à (i) enrichir la caractérisation des individus modélisés dans le modèle OLYMPUS en intégrant des paramètres socio-économiques dans leur profil et à (ii) implémenter la modélisation des comportements de mobilité socio-différenciés afin (iii) de proposer des données et analyses nouvelles sur la distribution des inégalités d’exposition des individus d’une grande aire urbaine. Ces développements ont été testés dans une situation contemporaine et dans un scénario de mobilité urbaine.

Abstract

The non-homogeneous nature of air pollution leads to a wide range of exposure disparities that raise the question of environmental inequalities. As exposure is one of the key issues in assessing the health impacts of pollution, it is now necessary to consider exposure at the individual level in order to highlight the social inequalities linked to exposure, and to evaluate the forms of public action that can help reduce them.

The general objective of this thesis is to propose a social and geographical analysis of exposure to air pollution. To achieve this objective, my research is based on an analysis of mobility practices – which are levers of differentiation of this exposure, the modelling of these socially discriminated practices in a multi-agent model, and the set-up of an urban modelling process leading to the production of exposure data. My approach makes use of an urban modelling platform developed in my team, in the framework of previous multidisciplinary research projects. In this modelling chain, the configuration of the urban space as well as the individual emitting practices (mobility and energy consumption in buildings) are simulated by the OLYMPUS emission model. OLYMPUS produces emissions data that feed the CHIMERE CTM air quality simulations. The hourly concentration fields produced by CHIMERE are then refined to the street scale using a statistical downscaling method. This platform allows the coupling of concentrations with OLYMPUS mobility to produce individual dynamic exposure.

The developments that I carried out during this thesis are plural and consisted in (i) enriching the characterization of the individuals modelled with OLYMPUS, by integrating socio-economic parameters in their profile and (ii) implementing the modelling of socio-differentiated mobility behaviours in order to (iii) propose new data and analyses on the distribution of exposure inequalities of individuals in a large urban area. These developments were tested in a contemporary situation and in an urban mobility scenario.

Rétroactions des eaux souterraines et de l'irrigation sur le climat passé et futur

22/03/2023 15:00

Les flux terrestres jouent un rôle important dans le cycle de l’eau et dans l’évolution du climat à différentes échelles de temps. Il est intéressant de noter le contrôle que l’humidité du sol peut exercer sur l’évapotranspiration, puisqu’une anomalie de la première peut induire une perturbation sur la seconde. Cela produit des changements dans l’évolution saisonnière et à long terme des variables climatiques telles que les précipitations et la température. Le couplage entre l’humidité du sol et l’évapotranspiration et ses effets sur le climat ont conduit à se pencher sur les éléments du paysage qui ont un certain effet sur l’humidité du sol. Cette thèse se concentre sur deux d’entre elles : les écoulements descendants des pentes (de surface et souterrains) causés par la topographie d’origine naturelle et les transferts d’eau pour les activités d’irrigation d’origine humaine.

L’un des outils d’étude du climat est l’utilisation de modèles de circulation générale, qui couple un modèle atmosphérique et un modèle de surface terrestre. Les modèles de surface, bien que de plus en plus complexes, ont une représentation limitée ou nulle de l’effet de la topographie sur les flux de surface terrestre et des effets anthropiques sur les ressources en eau. L’objectif de cette thèse est de comprendre l’effet de chaque élément du paysage sur les flux terrestres et sur le climat actuel et futur, en utilisant le modèle de surface terrestre ORCHIDEE, qui fait partie du modèle climatique IPSL.

La première partie de cette thèse utilise une représentation simple des écoulements des pentes dans ORCHIDEE. La maille est divisée en une zone haute et une zone basse pour représenter la topographie, cette dernière étant potentiellement plus humide. LMDZOR, qui couple ORCHIDEE à LMDZ (le modèle atmosphérique de l’IPSL) a été utilisé pour effectuer deux simulations à long terme (entre 1980 et 2100) sous changement climatique, avec et sans écoulement de pente. Les résultats montrent une augmentation de l’humidité du sol et de l’évapotranspiration, une légère augmentation des précipitations et une baisse de la température de l’air. Dans le cadre du changement climatique, les écoulements de pente atténuent une partie des diminutions de l’humidité du sol, de l’évapotranspiration et des précipitations liés au changement climatique, et diminuent légèrement le réchauffement.

La deuxième partie présente un schéma d’irrigation inclus dans ORCHIDEE, pour une utilisation à l’échelle mondiale. La demande en eau est calculée à partir du déficit hydrique du sol et de la surface irriguée. L’approvisionnement dépend des réservoirs naturels sous deux contraintes : un volume laissé disponible pour les écosystèmes (flux écologique) et une répartition de l’eau en fonction des infrastructures locales existantes. Le nouveau schéma a été testé en mode offline (forcé avec les données météorologiques). La comparaison avec les données observées montre que l’inclusion de l’irrigation diminue les biais négatifs de modélisation pour l’évapotranspiration mais augmente les biais positifs pour l’indice de surface foliaire (sauf dans les zones d’irrigation intensive où le biais négatif de l’indice diminue). De même, l’irrigation diminue le débit des grands fleuves, mais cela ne conduit pas à une meilleure représentation de la dynamique du débit par rapport aux observations.

Les résultats montrent que les éléments du paysage augmentent certains flux des bilans hydriques et énergétiques et, pour les écoulements de pente, atténuent une partie des diminutions dues au changement climatique. Dans le cas de l’irrigation, des simulations onlines sont nécessaires pour connaître son effet sur l’évolution des variables hydroclimatiques dans le cadre du changement climatique. De plus, il est nécessaire de considérer les effets conjoints des deux éléments du paysage, ce qui demande d’inclure les flux de pente et l’irrigation dans une nouvelle version d’ORCHIDEE.