CHIMERE

Outil national CHIMERE

Modèle de chimie-transport pour l'étude de la composition atmosphérique régionale. 

Responsable :

Laurent MENUT (menut@lmd.polytechnique.fr)

Comité de pilotage :

Myrto Valari (LMD), Dmitry Khvorostyanov (LMD), Bertrand Bessagnet (INERIS), Augustin Colette (INERIS), Matthias Beekmann  (LISA), Robert Vautard (LSCE).

Personnels :

La coordination du développement et la mise en place de chaque nouvelle version est assurée principalement au LMD (2 chercheurs, 1 ingénieur) et à l'INERIS (deux chercheurs). Des développements sur projets sont réalisés dans une dizaine de laboratoires, faisant évoluer le modèle en renvoyant leurs contributions aux développeurs au LMD.

Organisation :

Le modèle est mis à disposition sur la page internet dédiée, avec le code source, des cas d'exemple, la liste des publications (70 publications de rang A depuis 2009) et une documentation complète (informatique et scientifique). Une formation de deux jours est organisée deux fois par an au LMD. Des listes mails chimere-users@lmd et chimere@lmd permettent aux utilisateurs d'échanger sur leurs projets et de contacter directement les développeurs.

Logiciel libre sous licence GPL.

Site web: http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere

CHIMERE est un modèle atmosphérique de chimie-transport permettant de calculer des champs tridimensionnels de concentrations de polluants, en prenant en compte leurs émissions,  transport, mélange turbulent, transformations chimiques et dépôts.

Ces calculs sont réalisés sur des domaines allant de l'urbain (résolution de 3km, comme Paris, Marseille etc.) au continental (résolution de 0.5 à 1 degré sur l'Europe, l'Atlantique etc.). Les mécanismes chimiques incluent quelques centaines de réactions pour quelques dizaines d'espèces chimiques (gaz, aérosols) et permettent le calcul déterministe des principaux polluants gazeux et particulaires surveillés pour la qualité de l'air.

Descriptif :

CHIMERE est :

• un outil de recherche pour comprendre les processus physico-chimiques: des études sur les processus comme les émissions de gaz et particules, le mélange des polluants et des études d'interactions avec le développements des rétroactions entre végétation, météorologie et chimie atmosphérique.
• un outil pour des études d'impact et de risques: Les champs de concentrations calculés alimentent des études d'impact sur la santé, d'impact du changement climatique sur les pics de pollution, des études de risques industriels ainsi que de comme aide à la décision des politiques futures de réduction des émissions anthropiques etc.
• un outil adapté à la prévision opérationnelle et ses contraintes (mise en oeuvre aisée et rapidité de calcul) en conservant la qualité des résultats lors de simulations. Les applications actuelles couvrent des échelles de l'urbain (comme l'Ile de France), national (PREVAIR) à l'Europe (MACC à ECMWF),

Les résultats permettent l'analyse d'évènements de pollution observés, de réaliser des scénarios à la fois pour des études d'impact (politique de réduction des émissions anthropiques) jusqu'à des études climatologiques (prise en compte de la variabilité climatique via la météorologie, études de tendances sur des périodes passées).

Historique :

CHIMERE est en développement depuis 1996 et a été dès le début conçu pour estimer des concentrations de polluants dans la couche limite à la fois pour de l'analyse de cas passés, des scénarios et de la prévision expérimentale. En 2003, CHIMERE est mis en oeuvre pour la prévision nationale avec le système PREVAIR. En 2004, un module aérosols vient s'ajouter à la chimie gazeuse. En 2006, la version parallélisée du modèle est développée, permettant les premières études de tendances sur plusieurs dizaines d'années et un accroissement de la résolution. Ces dernières années, CHIMERE a connu des développements pour en faire un modèle urbain pour l'impact sur la santé et un modèle continental pour le transport de gaz et aérosols à longue distance produits par érosion, les feux et les volcans.

Appartenance à des réseaux nationaux / internationaux :

CHIMERE est utilisé dans une trentaine d'instituts à la fois pour de la recherche sur les processus (ex: en France, les laboratoires LMD, LIV, LSCE, LATMOS, LISA, LOA, LaMP; à l'étranger: Univ. Aquila, Italy, Royal Meteorological Institute of Belgium, New Mexico State University, NCAR, Indian Institute of Tropical Meteorology, Pashan, Pune , India, Institute of Applied Physics of Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia, Hydrometcenter of Russia, Moscow, CIEMAT, Madrid, Espagne) et de la prévision opérationnelle (INERIS, ECMWF avec GEMS, BSC Barcelone, les associations de qualité de l'air AIRPARIF, ASPA, ATMO-PACA, en Italie, aux Pays-bas, au Portugal etc...). L'ensemble représente plus de 160 utilisateurs (selon la liste mail chimere-users@lmd).

Bilan des opérations menées jusqu'a présent :

Le développement est continu et une nouvelle version du modèle est mise à disposition de la communauté chaque année. Depuis, sa création, le modèle a évolué en permettant maintenant de simuler n'importe quel domaine régional sur le globe, à n'importe quelle résolution spatiale (de 1 à 100km), à la fois pour les gaz et aérosols, d'origine anthropique, biogéniques, d'érosion, volcans.

Prospective :

Après avoir intégré successivement les processus indispensables à la modélisation de la pollution, les perspectives de développement sont axées vers :

• Le développement de la version urbaine (pour l'impact sur la santé) avec à la fois des modèles de météorologie urbaine et des émissions à haute résolution;
• Les interactions entre compartiments géophysiques: les interactions entre la végétation et l'atmosphère, les rétroactions entre la météorologie et la chimie-atmosphérique. La prochaine étape est donc un couplage on-line entre WRF, ORCHIDEE et CHIMERE via le coupleur OASIS-MCT du CERFACS.