Tropospheric ozone : characterization of its spatial and temporal dynamics on a fine scale for a better assessment of the exposure of the human population in the perspective of climate change
Ozone troposphérique : caractérisation de sa dynamique spatiale et temporelle à échelle fine pour une meilleure évaluation de l’exposition de la population humaine dans la perspective du changement climatique
Résumé
Tropospheric ozone (O3) is a secondary air pollutant whose spatial and temporal dynamics are challenging to grasp. Exposure to this pollutant is associated with impacts on human health and ecosystems. The evolution of O3 dynamics during heat waves, which are becoming more frequent and intense, is still poorly described.The objective of this thesis work is to analyze on a fine scale and over a long period of time (twelve years) the spatial and temporal dynamics of O3 and its implications for population exposure, especially during heat waves. This work was split into four parts. The first part allowed for correcting the modeled O3 concentrations and thus improving its precision, accuracy, and representation of O3 peaks thanks to better temporal contrast. In the second part, the spatial and temporal dynamics of O3 and the influence of its determinants (elevation, degree of urbanization, vegetation) have been studied in a study area around the city of Besançon. The exposure of the population with respect to the regulatory and World Health Organization (WHO) thresholds for O3 was quantified as well as its spatial heterogeneity, in particular, the deviation from the values provided by the air quality station (third part). Finally, the exploratory approach conducted in the last part allowed us to describe the quantitative and qualitative dimensions of heat waves and to explore their relationship with the levels of population exposure according to the degree of urbanization.This work illustrates the need to assess population exposure at a fine scale. It seems essential to favor the use of prediction models of air pollutants defined on a fine scale (kilometric scale).
L’ozone troposphérique (O3) est un polluant atmosphérique dit secondaire dont la dynamique spatiale et temporelle est difficile à appréhender. L’exposition à ce polluant est associé à des impacts sur la santé humaine et les écosystèmes. L’évolution de la dynamique de l’O3 au cours des vagues de chaleur, toujours plus fréquentes et intenses, est encore peu décrite.Ces travaux de thèse ont pour objectif d’analyser à échelle fine et sur un temps long (douze années) la dynamique spatiale et temporelle de l’O3 et ses implications pour l’exposition de la population, notamment en période de vague de chaleur. Ce travail a été décomposé en quatre parties. La première a permis d’apporter une correction des concentrations d’O3 modélisées et ainsi d’améliorer la précision, l’exactitude et la représentation des pics d’O3 grâce à un meilleur contraste temporel. Lors de la deuxième partie, la dynamique spatiale et temporelle de l’O3 et l’influence de ses déterminants (altitude, degré d’urbanisation, végétation) ont été analysées sur une zone d’étude autour de la ville de Besançon (région Bourgogne Franche-Comté – France). L’exposition de la population au regard des seuils réglementaires et recommandation relatifs à l’O3 a été quantifiée ainsi que son hétérogénéité spatiale, en particulier l’écart aux valeurs fournies par la station de référence (troisième partie). Enfin, l’approche exploratoire conduite dans la dernière partie a permis de décrire les dimensions quantitatives et qualitatives des vagues de chaleur et d’explorer leur relation avec les niveaux d’exposition de la population selon le degré d’urbanisation.Ces travaux illustrent la nécessité d’estimer le niveau d’exposition de la population à une échelle fine. Il apparaît indispensable de favoriser l’utilisation de modèles de prédiction de polluants atmosphériques définis sur une échelle fine (kilométrique).
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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