Mesures à court terme: exemples et expérience
1. EXPÉRIENCE SUR LE TERRAIN: HEILBRONN/NECKARSULM (ALLEMAGNE)
L'expérience sur le terrain dans l'agglomération de Heilbronn/Neckarsulm (environ 200000 habitants) a commencé par des actions de réduction le jeudi 23 juin 1994 et s'est prolongée jusqu'au dimanche 26 juin 1994. Elle a été accompagnée par des mesures dans quatre stations fixes et avec 15 unités mobiles, un avion et des ballons et prévoyait des calculs par modèle sur la base d'un inventaire détaillé des émissions. Cette étude tendait à répondre aux questions suivantes en prenant comme exemple un épisode de smog estival typique.
- Les pics de concentration d'ozone peuvent-ils être sensiblement abaissés au cours d'un épisode à l'aide de mesures de réduction locales et temporaires, et comment obtenir une diminution des NOx et des COV grâce à des mesures réalistes?
- Des actions à court terme locales et temporaires telles que l'interdiction du trafic sont-elles possibles avec une infrastructure donnée et seront-elle acceptées par le public?
Trois zones ont été définies pour l'expérience. La zone modélisée couvrait 910 km2 au total. La zone concernée par l'inventaire (400 km2) a fait l'objet de mesures de réduction comparativement "douces"; une limitation de vitesse de 70 km/h ou moins a été imposée sur toutes les routes, autoroutes comprises, et les petites et moyennes entreprises (PME) se sont volontairement engagées à réduire leurs émissions. La zone du centre-ville (45 km2) a été interdite à la circulation; les voitures équipées de pots catalytiques contrôlés et les véhicules diesel peu polluants ont néanmoins été exemptés de cette interdiction, de même que le trafic essentiel (pompiers, fournisseurs de produits alimentaires frais, livreurs de médicaments). Des mesures supplémentaires ont été prises, notamment une limitation de la vitesse à 60 km/h ou moins et une réduction volontaire des émissions dans l'industrie et les entreprises plus petites.
Le beau temps, avec des températures maximales de 25 à 30 °C, a régné pendant l'expérience, avec des après-midi nuageux les 25 et 27 juin. La vitesse du vent a été modérée (2-4 m/s le 23 et du 25 au 27) à élevée (4-7 m/s le 24), les conditions météorologiques étant ainsi favorables, mais pas exceptionnellement bonnes pour la production d'ozone.
Sous l'effet des mesures de réduction, les émissions de précurseurs dans la zone modélisée ont été abaissées de 15 à 19 % pour les NOx et de 18 à 20 % pour les COV. Dans le centre-ville, les concentrations ambiantes ont été ainsi réduites dans une proportion allant jusqu'à 30 % pour les NOx et 15 % pour les COV.
Toutefois, aucun changement significatif de la charge d'ozone n'a pu être établi au-delà de la marge d'incertitude des mesures. Ce résultat est conforme aux calculs sur modèle. Un examen plus minutieux des résultats a indiqué trois raisons principales à cette absence d'effet sur la charge d'ozone:
- la zone concernée par des mesures de réduction strictes était trop petite (45 km2),
- les réductions volontaires dans le secteur industriel (surtout pour les COV) ont été insuffisantes,
- vu les conditions météorologiques qui ont régné pendant l'expérience, les concentrations d'ozone ont été surtout influencées par le transport régional de cette substance plutôt que par sa production locale,
- vu la vitesse modérée du vent, un effet éventuel n'aurait pu être observé que plus en aval de la zone où l'expérience a eu lieu.
Références:
Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.):
Ozonversuch Neckarsulm/Heilbronn. Dokumentation über die Vorbereitung und Durchführung des Versuchs, Stuttgart, 1995.
Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.):
Ozonversuch Neckarsulm/Heilbronn, Wissenschaftliche Auswertungen, Stuttgart, 1995
Bruckmann, P. and M. Wichmann-Fiebig; "The efficiency of short-term actions to abate summer smog. Results from field studies and model calculations", EUROTRAC Newsletter, vol. 19, 1997, p. 2 à 9.
2. PROGRAMME ALLEMAND RELATIF AUX CONCEPTS ET MESURES DE LUTTE CONTRE L'OZONE - "SUMMER SMOG"
2. 1. Objectif
Ce projet de recherche visait à déterminer et à évaluer l'efficacité des mesures de maîtrise des émissions à vaste échelle (celle de l'Allemagne ou de l'Union européenne) ou à l'échelle locale sur les fortes concentrations d'ozone au niveau du sol lors des épisodes du milieu de l'été en appliquant des modèles de dispersion photochimique. À cet égard, il était censé contribuer aux conclusions scientifiques concernant l'efficacité des stratégies de réduction de l'ozone. En outre, compte tenu du débat politique en cours sur le renforcement de la législation relative à la lutte contre l'ozone au niveau fédéral et au niveau des États fédérés, les résultats de ce projet devaient contribuer à améliorer les bases nécessaires à la prise de décision.
Les simulations ont été notamment réalisées pour un épisode d'ozone survenu en 1994 (du 23 juillet au 8 août) au cours duquel des concentrations maximales au sol de 250 à 300 μg/m3 (valeurs horaires) ont été observées l'après-midi. Les résultats des calculs effectués par le modèle sont résumés ci-dessous.
2. 2. Effet de différentes mesures sur les concentrations d'ozone en Allemagne
Mesures de réduction permanentes: d'ici à 2005, les mesures de maîtrise des émissions déjà mises en oeuvre (directives communautaires, législation environnementale nationale, etc.) réduiront les émissions nationales de précurseurs de l'ozone de 37 % pour les NOx et de 42 % pour les COV. Pour ce scénario, des diminutions de 15 % à 25 % des concentrations maximales d'ozone l'après-midi sont calculées dans des parties importantes du domaine modélisé. Les valeurs pics de 300 μg/m3, par exemple, seraient ainsi réduites de 60 μg/m3 en moyenne Le nombre calculé d'heures de dépassement sur grille(1) au niveau du sol, durant lesquelles les valeurs seuils de 180 et 240 μg/m3 respectivement sont franchies dans la configuration de référence initiale, est réduit de 70 à 80 % dans ce scénario.
Dans le cas de mesures de réduction permanentes supplémentaires (- 64 % de NOx; - 72 % de COV)(2), les pics de concentration calculés de l'après-midi sont inférieurs de 30 à 40 % à ceux observés dans la configuration de référence. La fréquence calculée du nombre d'heures de dépassement sur grille, durant lesquelles on excède les valeurs-seuils de 180 et 240 μg/m3 respectivement, diminue d'environ 90 %.
Mesures de réduction temporaires: dans le cas d'une limitation de vitesse "sévère" au plan national (- 15 % de NOx; - 1 % de COV), les simulations du modèle montrent une diminution d'environ 14 % de la fréquence calculée des heures de dépassement sur grille où le seuil de concentration d'ozone au sol de 180 μg/m3est franchi. Les taux de réduction des pics de concentration d'ozone dans l'après-midi s'étendent de 2 à 6 % en fonction du domaine.
Dans le cas d'une interdiction de circulation nationale pour les voitures de tourisme non équipées d'un catalyseur trois voies (- 29 % de NOx; - 32 % de COV), la simulation met en évidence une diminution de 29 % du nombre d'heures de dépassement sur grille où les concentrations d'ozone au sol excèdent 180 μg/m3. Les taux de réduction des pics de concentration d'ozone dans l'après-midi s'étendent de 5 à 10 % en fonction du domaine. Une anticipation hypothétique de quarante-huit heures de cette mesure donne lieu à une réduction supplémentaire de 2 % des pics de concentration en cause.
2. 3. Effet de différentes mesures sur les concentrations d'ozone dans trois régions allemandes sélectionnées
L'efficacité des mesures de réduction a été analysée à l'échelle locale pour trois régions modèles sélectionnées [Rhin-Main-Neckar (Francfort), Dresde et Berlin-Brandebourg] où les pics de concentration d'ozone ont sensiblement dépassé 200 μg/m3 (valeur horaire) pendant plusieurs jours de l'épisode étudié.
Mesures de réduction permanentes: à l'échelle locale, pour les trois régions modèles, les mesures de réduction permanentes à grande échelle (jusqu'à - 30 % de NOx et jusqu'à - 31 % de COV, avec des effets en Allemagne/Europe dans les deux cas) aboutissent à une diminution de l'ordre de 30 à 40 % des pics de concentration d'ozone calculés. Les pics de l'après-midi de 240 à 280 μg/m3 tomberaient ainsi sous la barre des 200 μg/m3. Les mesures permanentes à grande échelle sont beaucoup plus efficaces que les mesures temporaires (voir ci-dessous), bien que l'effet de réduction des émissions soit "seulement" de l'ordre de 30 à 40 %. L'efficacité supérieure des mesures permanentes résulte de la diminution susmentionnée des émissions de précurseurs au niveau national (européen). Les concentrations de fond de l'ozone et de ses précurseurs sont ainsi réduites.
Mesures de réduction temporaires: les limitations de vitesse locales (jusqu'à - 14 % de NOx; - 1 % de COV) et les interdictions de circulation locales englobant les voitures diesel "normales" (jusqu'à - 25 % de NOx et - 28 % de COV) n'ont que peu d'effets sur les pics de concentration d'ozone (au maximum - 4 % pour les limitations de vitesse et - 7 % pour les interdictions de circuler). Comme les mesures locales ne changent rien aux concentrations de fond de l'ozone et de ses précurseurs, elles n'influent que sur la production locale d'ozone, ce qui explique l'efficacité réduite de ce type d'intervention.
Des stratégies de maîtrise locales mises en oeuvre temporairement sont capables de réduire modérément les pics de concentrations d'ozone de l'après-midi dans le domaine soumis aux mesures lorsque règnent des conditions d'échange très limité des masses aériennes. Même en épuisant tous les potentiels de réduction locaux disponibles (et donc en appliquant les mesures les plus rigoureuses), les effets sur les pics d'ozone n'égalent en rien ceux de la maîtrise permanente des émissions.
Références:
Motz, G., Hartmann, A. (1997)
Determination and evaluation of effects of local, regional and larger-scale (national) emission control strategies on ground level peak ozone concentrations in summer episodes by means of emission analyses and photochemical modelling, summary of the study commissioned by the German Federal Environmental Agency - UFO-Plan Nr. 104 02 812/1.
www.umweltbundesamt.de/ozon-e
3. PAYS-BAS
Afin d'examiner le registre d'efficacité des mesures de réduction à court terme aux Pays-Bas entre 1995 et 2010, l'Institut national de la santé publique et de l'environnement (RIVM) a entrepris une étude à l'aide du modèle EUROS. Une résolution de grille de base de 60 km a été utilisée pour l'ensemble du domaine modélisé, tandis qu'un affinement local du maillage à 15 km a été appliqué dans la zone Benelux/Allemagne. Les simulations ont été réalisées en utilisant trois épisodes différents de smog survenus en 1994, les années de référence 1995, 2003 et 2010 pour les émissions et cinq types distincts d'actions à court terme. Les trois mesures à court terme de base concernaient le trafic routier à l'échelle nationale: limitations de vitesse (S1), interdiction de la circulation des voitures non catalysées (S2), et interdiction de circulation pour les camions sur les routes intra-urbaines. Le scénario S4 reposait sur une combinaison des mesures S1, S2 et S3 dans l'ensemble des Pays-Bas, le scénario S5 prévoyait la même chose pour le Benelux et une partie de l'Allemagne (Rhénanie du Nord-Westphalie), et le scénario S6, hypothétique, supposait une absence totale d'émissions de précurseurs aux Pays-Bas (un test de sensibilité pour l'extrémité inférieure du registre). L'efficacité des différents scénarios en fonction du temps est indiquée dans le tableau 1.
Tableau 1 Aperçu des effets des mesures à court terme sur les émissions totales de précurseurs au plan national (valeurs exprimées en pourcentage des émissions nationales totales)
>TABLE>
Toutes les mesures à court terme ont concerné la circulation routière uniquement car, dans les autres secteurs, il a semblé que la réduction des émissions de précurseurs de l'ozone n'apportait pas une contribution efficace et/ou entraînait des conséquences économiques considérables.
Les mesures à court terme se sont traduites par une augmentation de quelques pour cent des valeurs moyennes nationales du 95e centile tant pour 1995 que pour 2003. Une diminution de quelques pour cent n'a été constatée que dans le cas de l'extrémité inférieure du registre. L'effet des actions à court terme en 2010 devient négligeable (voir également le tableau 1). Il semble donc que l'efficacité des mesures à court terme liées au trafic se réduise rapidement avec le temps du fait de la diminution du nombre de voitures non catalysées. Les résultats pour le maillage affiné (15 × 15 km2) montrent que l'augmentation des valeurs du 95e centile est principalement due aux valeurs plus élevées dans les zones très industrialisées ou peuplées (effet de titration du NO), tandis que, par ailleurs, les concentrations d'ozone sont à peine modifiées dans les zones moins industrialisées ou peuplées. Une réduction substantielle des taux maximaux d'ozone n'est possible qu'avec des mesures permanentes à grande échelle, comme le montre, par exemple, la réduction d'environ 9 % des valeurs du 95e centile entre les années de référence 2003 et 2010.
Référence:
Smeets, C.J.P.P., Beck, J.P., Effects of short-term abatement measures on peak ozone concentrations during summer smog episodes in the Netherlands, Rep. 725501004/2001, RIVM, Bilthoven, 2001.
4. AUTRICHE
En Autriche, la loi fédérale de 1992 relative à la lutte contre l'ozone prévoyait l'obligation de décréter des plans d'action à court terme en cas de taux d'ozone très élevés. Le seuil d'alerte applicable était 300 μg/m2 en moyenne sur trois heures. Le déclenchement des mesures intervenait lorsque le niveau de concentration dépassait 260 μg/m3 en moyenne sur trois heures étant donné que la mise en oeuvre des plans prend un certain temps. La plupart des mesures concernait le trafic (essentiellement l'interdiction des véhicules non catalysés). Néanmoins, des mesures n'ont jamais dû être prises parce que le seuil de déclenchement susmentionné n'a jamais été atteint. La réglementation a été adaptée à la directive 2002/3/CE en juillet 2003.
En général, les taux d'ozone en Autriche sont principalement influencés par le transport à longue distance. En zone alpine, le cycle diurne de l'ozone étant moins prononcé qu'ailleurs (UBA, 2002), des moyennes à long terme relativement élevées sont relevées dans les stations. Néanmoins, on n'y a pas enregistré de taux dépassant le seuil d'alerte fixé par la directive 2002/3/CE (240 μg/m3) au cours des deux dernières années.
Les pics de concentration d'ozone les plus élevés [dépassant rarement(3) 240 μg/m3 en moyenne sur une heure] peuvent être observés dans le panache de Vienne, généralement dans les régions du Nord-Est du pays. Les taux d'ozone peuvent y dépasser ceux relevés en dehors du panache de 50 μg/m3 et plus.
Un modèle de transport photochimique a été développé afin de simuler la formation d'ozone dans cette région (Baumann et al., 1998). Il a été utilisé pour analyser l'effet de la réduction des émissions dans la zone étudiée sur les taux d'ozone (Schneider, 1999).
Les résultats concordent en général avec ceux d'autres études plus complètes et peuvent se résumer comme suit: les seuls effets significatifs de la réduction des émissions à court terme en Autriche sur les taux d'ozone sont prévus sur la ville de Vienne et dans son panache. Dans la zone urbaine de Vienne, où l'exposition est vraisemblablement la plus importante, de légères réductions des émissions de NOx (- 10 à - 20 %) auraient tendance à augmenter les taux d'ozone, tandis que la production d'ozone diminue lorsque les masses d'air quittent la ville.
Références:
UBA. 6. Umweltkontrollbericht. Umweltbundesamt, Wien, 2002.
Baumann et al., Pannonisches Ozonprojekt, Zusammenfassender Endbericht, 1997, ÖFZS A-4136. Forschungszentrum Seibersdorf.
Schneider J., Untersuchungen über die Auswirkungen von Emissionsreduktionsmaßnahmen auf die Ozonbelastung in Nordostösterreich, 1999, UBA-BE-160.
5. FRANCE
La loi française sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie, adoptée le 30 décembre 1996, exige que des mesures soient prises en cas de pics de pollution. Lorsque les seuils d'alerte sont atteints ou risquent de l'être, le préfet de région est tenu d'en informer immédiatement le public et de prendre des mesures afin d'atténuer l'ampleur de ces pics et leurs effets sur la population.
Un arrêté préfectoral définit les mesures d'urgence qui seront mises en oeuvre en cas de pic de pollution et la zone où elles s'appliqueront. La procédure d'alerte comprend deux niveaux:
- un niveau d'information et de recommandation, lorsque le seuil d'information (180 μg/m3 pour l'ozone) est atteint,
- un niveau d'alerte lorsque le seuil d'alerte (360 μg/m3 pour l'ozone) est atteint ou risque de l'être.
Le seuil d'information est souvent franchi. Dans ce cas, des recommandations sont adressées au public.
Lorsque le seuil d'alerte est atteint ou risque de l'être, le préfet doit immédiatement en avertir le public. En outre, les recommandations suivantes sont alors formulées:
- essayer d'éviter le réapprovisionnement en combustible,
- ne pas utiliser du matériel de jardinage à essence,
- utiliser des produits de peinture à base d'eau et éviter d'utiliser des solvants,
- utiliser des moyens de transport non polluants,
- réduire les limitations de vitesse (de 20 km/h) à grande échelle,
- réduire les activités industrielles qui émettent des NOx et/ou des COV,
- éviter les recharges de solvant dans les entreprises,
- éviter le brûlage en torchère dans les raffineries.
Les mesures à court terme locales obligatoires élaborées par les services préfectoraux se fondent actuellement sur des interventions concernant la circulation. Les limitations de vitesse sur route et autoroute doivent être réduites de 20 %. Ces mesures sont appliquées quand un phénomène de pollution est prévu pour le lendemain. En cas de mesure de restriction ou de suspension du trafic des véhicules à moteur prise par le préfet de région en vertu de la procédure d'alerte, l'accès aux transports publics est rendu gratuit.
Jusqu'ici, le seuil d'alerte n'a été dépassé qu'une seule fois, en mars 2001, dans la zone industrielle de Berre, près de Marseille, dans le Midi. Dans cette zone, l'activité pétrochimique est responsable d'environ 70 % des émissions de NOx et de COV, tandis qu'autour de Marseille, les NOx et les COV sont principalement dus aux transports (98 % des COV; 87 % des NOx). La nuit précédant le 21 mars, les conditions météorologiques étaient anticycloniques, avec un vent nul, peu de convection et une masse d'air chaud à quelque 600 m d'altitude qui bloquait la dispersion verticale des polluants. Aucun incident industriel susceptible d'augmenter les rejets de polluants n'a été déclaré ce jour-là. Aucun pic de pollution n'ayant été prévu pour le 22 mars, aucune mesure à court terme n'avait été envisagée. Le soir du 21 mars, les conditions météorologiques ont changé et les concentrations d'ozone ont diminué rapidement.
Comme le plan d'action à court terme local était restreint aux mesures concernant les transports, les établissements industriels concernés ont été invités à proposer des mesures visant à réduire les émissions de NOx et de COV de leurs installations. Leurs propositions ont été les suivantes:
- éviter d'allumer les torchères,
- reporter certaines mesures d'entretien,
- reporter le dégazage d'une unité de production,
- utiliser des combustibles à faible teneur en azote (brai),
- éviter de transvaser des liquides en l'absence d'équipement de récupération des COV.
Les services préfectoraux travaillent donc actuellement à étendre les mesures à court terme aux installations industrielles.
6. GRÈCE
6. 1. Mesures à court terme dans la région d'Athènes
Des concentrations d'ozone élevées sont souvent observées dans les faubourgs nord et est du bassin d'Athènes. Dans ce cas, le public doit être informé et des suggestions spécifiques sont par ailleurs faites pour réduire la circulation et l'approvisionnement des camions-citernes.
En raison, principalement, du caractère non obligatoire de ces suggestions et de la complexité du modèle météorologique et des émissions sur l'immense territoire d'Athènes, on n'a pas de vision claire de l'efficacité de ces mesures.
6. 2. Mesures permanentes à Athènes
Dans le centre de municipalité d'Athènes se trouve un "périphérique" où la circulation des voitures privées est réglementée en fonction du dernier chiffre (pair ou impair) de la plaque minéralogique. Depuis le début des années 1980, cette mesure est en vigueur toute l'année - sauf en août - les jours ouvrables, de 5 h 00 à 20 h 00 (15 h 00 les vendredis). Le périphérique a une superficie d'environ 10 km2.
Cette restriction sur la base de la plaque d'immatriculation n'est pas fonction des concentrations ambiantes d'ozone, mais vise principalement à réduire les polluants primaires dans le centre d'Athènes. Les études préliminaires ne montrent pas de corrélation claire entre cette mesure et les taux d'ozone.
(1) Le nombre d'heures de dépassement sur grille correspond au nombre d'heures, sur toute la durée de l'épisode, au cours duquel un seuil de concentration a été dépassé dans une cellule donnée de la grille, totalisé sur l'ensemble des cellules de la couche superficielle dans le domaine modélisé.
(2) Les chiffres entre parenthèses indiquent la réduction des émissions.
(3) En moyenne un jour par an; aucun dépassement n'a cependant été constaté pendant la moitié environ des années postérieures à 1990.