Travaux relatifs à la plate forme nationale de modélisation PRE'VAIR: Réalisation de cartes analysées d'Ozone (2/2)

Cette étude, conduite en collaboration avec le Centre de Géosciences (équipe de géostatistique) de Mines ParisTech, s’inscrit dans le cadre des travaux du LCSQA relatifs au système PREV’AIR. Elle a pour objet d’améliorer la réalisation des cartes analysées, qui sont produites en corrigeant les simulations du modèle CHIMERE à l’aide des données d’observation.
Ce rapport présente les résultats obtenus pour la cartographie horaire d’ozone sur la France. Un travail sur la cartographie journalière des PM10 a été effectué pour les besoins de l’étude LCSQA 2009 « Evaluation des zones géographiques touchées par les dépassements de valeurs limites ». Les compléments et adaptations nécessaires à une mise en œuvre opérationnelle dans PREV’AIR seront réalisés en 2010.
Rappelons que la méthode de correction utilisée à ce jour dans PREV’Air est la technique géostatistique du krigeage des innovations. Elle suppose que la concentration d’ozone est la somme du modèle CHIMERE et d’un résidu aléatoire non corrélé spatialement à CHIMERE mais structuré. Des valeurs expérimentales de ce résidu, les innovations, peuvent être calculées aux stations en faisant la différence entre les concentrations mesurées et modélisées. La méthode d’analyse consiste à ajouter à CHIMERE un champ correctif obtenu par krigeage ordinaire des innovations.
En 2008, la variabilité relative des mesures et des simulations a été examinée dans le temps et l’espace. A la lumière de cette analyse, il est apparu que les hypothèses sous-jacentes au krigeage des innovations n’étaient pas toujours vérifiées. Le modèle linéaire de corégionalisation a été proposé pour décrire de façon plus satisfaisante les relations entre les observations et CHIMERE. Ce modèle, utilisable dans un cokrigeage, permet de différencier les rapports de variabilité par échelle de temps ou d’espace.
En 2009, le krigeage des innovations et le cokrigeage ont été testés et comparés dans un cadre purement spatial, sur deux périodes estivales d’environ un mois. A cette occasion, le krigeage avec CHIMERE en dérive externe a été également appliqué. Il ne distingue pas les échelles de variabilité comme le cokrigeage mais, plus général que le krigeage des innovations, il permet d’ajuster localement une relation linéaire entre les observations et CHIMERE.
Dans le domaine convexe défini par les stations de mesure, les trois méthodes produisent des résultats comparables. Ainsi la précision de l’estimation dépend-elle en premier lieu de la qualité des données disponibles et de la bonne répartition des stations utilisées en entrée du krigeage. Les statistiques d’erreurs donnent toutefois l’avantage au krigeage avec dérive externe qui sera mis en fonctionnement dans PREV’AIR en 2010. Pour une pleine efficacité, le cokrigeage, dont on a pu constater aussi la pertinence pour la cartographie des PM10, appelle des ajustements complémentaires.