Influence de la météo

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Si la qualité de l'air dépend de l'émission de substances polluantes par différentes sources (industries, transports, sources tertiaires et domestiques), elle dépend aussi des conditions météorologiques. La topographie d'un site, la climatologie (température, rayonnement, vitesse et direction du vent, pression atmosphérique…) influencent le transport, la transformation et le dispersion des polluants.

Le vent

Le vent est un facteur essentiel dans la dispersion des émissions polluantes. Le vent intervient tant par sa direction pour orienter les panaches de fumées et lesmasses d'air polluées que par sa vitesse pour diluer et entraîner les émissions. Par exemple, dans les Pyrénées-Atlantiques :

  • Si le vent provient du Sud, la présence des Pyrénées peut parfois provoquer un effet de « Foehn » qui amène un air chaud et sec, et donc un risque d'augmentation des particules en suspension à Pau et dans la zone industrielle de Lacq ;
  • Si le vent provient du Nord-Ouest, il peut amener le panache de dioxyde de soufre (SO2) de la zone industrielle de Lacq vers la ville de Pau ;
  • Si le vent provient du Sud-Est, il peut amener un panache de pollution provenant de la ville de Pau vers la zone industrielle de Lacq. 

La dispersion des polluants augmente avec la vitesse et la turbulence du vent : en été, un vent fort permet la dispersion de l'ozone, ce qui améliore la qualité de l'air. Par contre en hiver, un vent fort peut provoquer un apport d'ozone « naturel ». Lors de vent faible, dont la direction est souvent variable, les polluants stagnent ce qui engendre une stabilisation, voire une dégradation de la qualité de l'air par cumul.

La température

La température agit sur la chimie des polluants : le froid diminue la volatilité de certains gaz tandis que la chaleur estivale est favorable à la formation photochimique de l'ozone : 

  • En été, une augmentation de température (2 à 4°C) augmente la formation d'ozone ;
  • En hiver, une diminution de température (2 à 4°C) peut provoquer la formation d'une couche d'inversion, notamment par temps clair, et dégrader la qualité de l'air par accumulation des polluants primaires.

L'ensoleillement 

L'ensoleillement a moins d'importance sur la production d'ozone que la température, s'il n'a lieu qu'en matinée. 

  • En été, un faible ensoleillement engendre généralement une amélioration de l'indice de qualité de l'air, sauf si la température est constante et élevée ;
  • Un fort ensoleillement donne une dégradation dont l'importance est à corréler avec la hausse de la température.

La pression atmosphérique 

Les situations dépressionnaires (basses pressions) correspondent généralement à une turbulence de l'air assez forte et donc à de bonnes conditions de dispersion. En revanche, des situations anticycloniques (hautes pressions), où la stabilité de l'air ne permet pas la dispersion des polluants, peuvent entraîner des épisodes de pollution.

L'humidité 

L'humidité influence la transformation des polluants primaires émis :

  • de l'acide sulfurique (H2SO4) se forme à partir du dioxyde de soufre (SO2),
  • de l'acide nitrique (HNO3) se forme à partir des oxydes d'azote (NOx).

Les précipitations

Les précipitations sont généralement associées à une atmosphère instable, qui permet également une bonne dispersion de la pollution atmosphérique. Par ailleurs, elles entraînent au sol les polluants les plus lourds. Elles peuvent parfois accélérer la dissolution de certains polluants. Globalement, les concentrations en polluants dans l'atmosphère diminuent nettement par temps de pluie notamment pour les poussières et les éléments solubles tel que le dioxyde de soufre (SO2). Par ailleurs, la topographie ainsi que l'urbanisation jouent un rôle dans le déplacement des masses d'air.

Les effets aggravants

La couche d'inversion

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  • En situation normale, la température de l'air diminue avec l'altitude (environ 1°C tous les 100 mètres). Quand l'air chaud s'élève dans les couches supérieures plus froides, il entraîne avec lui les polluants qui sont ainsi dispersés verticalement (principe de la montgolfière) ;
  • Les inversions de température sont des cas particuliers ; l'atmosphère, au lieu de se refroidir avec l'altitude, se réchauffe jusqu'à un certain niveau appelé niveau d'inversion. A ce niveau se forme une couche d'air plus chaude qu'on appelle couche d'inversion ;
  • Les substances provenant des chauffages, des industries et du trafic automobile, s'accumulent alors sous la couche d'inversion qui forme un « couvercle » empêchant les polluants de se disperser. Il n'y a plus de brassage vertical. Si le vent est faible, la concentration des polluants peut alors augmenter très rapidement ;
  • L'inversion de température est un phénomène naturel qui habituellement n'engendre pas de conséquences négatives. Cependant, si une inversion se produit dans une zone polluée, cela peut avoir des effets néfastes.

Brise de mer et brise de terre

Ce phénomène généré par le contraste thermique existant entre la terre et la mer a lieu surtout l'été et est particulièrement favorable à la formation de l'ozone. 

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  • La nuit, la terre se refroidit beaucoup plus rapidement que la mer. La nuit et tôt le matin, se forme alors une brise soufflant de la terre vers la mer : la brise de terre ;
  • Afin de combler la baisse de pression au-dessus la mer, l'air au dessus du sol se déplace vers la mer. La nuit, l'eau plus chaude réchauffe l'air qui est en contact. L'air amorce un vers le haut ;
  • Le matin, les polluants primaires, émis par l'activité économique d'une agglomération, sont déplacés en mer ;
  • Le jour, la terre se réchauffe beaucoup plus rapidement que la mer, un phénomène d'ascendance généralisé s'établit sur la terre, compensé par un appel d'air maritime : la brise de mer.

Le soleil réchauffe le sol, l'air chaud monte et crée une baisse de pression. Afin de combler l'air qui monte, l'air plus frais au-dessus de la mer se déplace vers la terre. Les polluants sont ensuite transformés sous l'action du soleil en ozone qui est rabattu l'après-midi vers la terre par l'effet de brise de mer.

L'effet de Fœhn

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Ce phénomène, lié à la présence d'un relief important, peut être à l'origine d'une remise en suspension des particules fines (PM10) et donc favoriser une hausse de leurs concentrations. Notamment lors d'un vent provenant du sud, la présence des Pyrénées peut provoquer cet effet de " Foehn " qui amène un air chaud et sec coté Français, et donc un risque d'augmentation des particules en suspension dans le Béarn et le Pays Basque.

Dans la basse couche de l'atmosphère, la décroissance de température, appelée gradient adiabatique sec, est très proche de - 1°C pour une montée en altitude de 100 m. Pour une barrière montagneuse de 1000 mètres (par exemple), si l'air est sec, la température de l'air décroît en suivant le gradient adiabatique sec jusqu'à atteindre 5°C au sommet. Ensuite, l'air se réchauffe en descendant sur l'autre versant jusqu'à retrouver la même température qu'au départ au niveau du sol. 

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Dans le cas d'un air humide cette décroissance est plus faible car la condensation dégage de la chaleur et réchauffe le milieu. Pour une montée de 100 mètres la décroissance se situe en moyenne à - 0,6°C pour une montée en altitude de 100m. Pour une même barrière montagneuse, la température de l'air va suivre le gradient adiabatique sec en s'élevant, jusqu'à son niveau de condensation situé environ à 500 mètres. Puis l'air continue de s'élever mais en suivant le gradient de - 0,6°C. Au sommet, sa température sera de 7°C, soit 2°C d'écart avec le cas précédent par le seul jeu de la condensation. Puis le nuage se dissipe pendant la descente sur l'autre versant pour retrouver sa température de départ au sol : c'est le petit effet de fœhn. 

Dans le cas d'un air très humide, la condensation se produit aux alentours de 200 mètres de hauteur. De l'eau s'accumule formant alors un nuage pouvant provoquer de la pluie. Au sommet, l'air dépourvu d'une partie de son eau, pourra s'évaporer plus rapidement. La température de l'air en bas de l'autre versant sera alors plus chaude (17,2°C) et plus sèche : c'est le grand effet de fœhn.