Intercomparison of three modeling approaches for traffic-related road dust resuspension using two experimental data
Résumé
Two observational campaigns were conducted, one in the Grenoble area (South Eastern France), for the MOCoPo project, near an urban freeway in 2011 and the other one in a Paris suburb, forthe TrafiPollu project, on a major surface street in 2014. PM10 concentrations were measured by Air Rhône-Alpes during the last 10 days of September 2011 for MOCoPo and by Airparif during 3 months from April to June 2014 for TrafiPollu. It has been shown that abrasion and resuspension processes represent a significant part of the total primary PM10 emissions of road traffic. Hereby, resuspended emissions originating from the road are estimated with several approaches and compared to PM10 measurements. We consider two different models available in the literature: HERMES (Pay et al., 2010) and NORTRIP (Denby et al., 2013), which differ in terms of formulation. We also apply an empirical method developed by Thorpe et al. (2007), based on near-road and background pollutant observations. The results vary depending on the traffic conditions and the modeling approach. In all cases, the resuspension emissions simulated are high enough to be considered in air quality modeling (ranging from 9 to 150% of the exhaust emissions). Those resuspension models were combined with atmospheric dispersion models to estimate near-road concentrations. We used a Gaussian line-source model for the Grenoble urban freeway and a street-canyon model (MUNICH) for the Paris suburban boulevard. The contribution of resuspension to traffic-related concentrations is hidden by a strong background contribution, which prevents us from concluding in terms of model performance. Nevertheless, a comparison with another dataset obtained near an urban freeway in Paris suggests that vehicle speed should be taken into account when estimating PM10 resuspension emissions.
Deux campagnes d'observation ont été menées, l'une dans la région grenobloise, pour le projet MOCoPo, près d'une autoroute urbaine en 2011, et l'autre dans une banlieue parisienne, pour le projet TrafiPollu, sur une grande rue en surface en 2014. Les concentrations de PM10 ont été mesurées par Air Rhône-Alpes pendant les 10 derniers jours de septembre 2011 pour MOCoPo et par Airparif pendant 3 mois d'avril à juin 2014 pour TrafiPollu. Il a été démontré que les procédés d'abrasion et de remise en suspension représentent une part importante des émissions primaires totales de PM10 du trafic routier. Ainsi, les émissions remises en suspension provenant de la route sont estimées selon plusieurs approches et comparées aux mesures des PM10. Nous considérons deux modèles différents disponibles dans la littérature : HERMES (Pay et al., 2010) et NORTRIP (Denby et al., 2013), qui diffèrent en termes de formulation. Nous appliquons également une méthode empirique développée par Thorpe et al (2007), basée sur des observations de polluants de fond et de proximité de la route. Les résultats varient en fonction des conditions de circulation et de l'approche de modélisation. Dans tous les cas, les émissions de resuspension simulées sont suffisamment élevées pour être prises en compte dans la modélisation de la qualité de l'air (allant de 9 à 150 % des émissions d'échappement). Ces modèles de resuspension ont été combinés à des modèles de dispersion atmosphérique pour estimer les concentrations près des routes. Nous avons utilisé un modèle gaussien de source linéaire pour l'autoroute urbaine de Grenoble et un modèle rue-canyon (MUNICH) pour le boulevard de la banlieue parisienne. La contribution de la remise en suspension aux concentrations liées au trafic est masquée par une forte contribution de fond, ce qui nous empêche de conclure en termes de performance du modèle. Néanmoins, une comparaison avec un autre ensemble de données obtenu près d'une autoroute urbaine à Paris suggère que le véhicule devrait être prise en compte lors de l'estimation des émissions de resuspension des PM10.