Thèses sur le sujet « Émissions urbaines »

Les villes sont responsables de plus de la moitié des émissions de gaz à effet de serre. Alors que de nombreuses villes se sont engagées sur des trajectoires de réduction d'émissions, beaucoup n'ont pas les infrastructures nécessaires à l'élaboration de leur bilan d'émissions. La mesure des panache de CO2 des villes par imagerie satellitaire, couplée à des méthodes d'inversion atmosphérique, pourraient permettre de quantifier les émissions directes de CO2 des villes, ou tout au moins détecter des tendances dans leur évolution.OCO-3, avec son mode Snapshot Area Maps (SAMs), est le premier instrument donnant des images 2D (≈80km*80km) de la colonne totale de CO2 à haute résolution (≈2km*2km). Ces SAMs ciblent notamment les panaches atmosphériques de CO2 provenant de villes et de centrales thermiques, dans le but de quantifier leurs émissions. Les méthodes pour estimer ces émissions doivent être fiables et rapides pour traiter toutes les images disponibles (plusieurs milliers pour OCO-3), dont le nombre va augmenter avec les missions CO2M et GeoCarb. Les méthodes d'inversion par calcul direct de flux (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectionnal et Source Pixel) ou avec un modèle de panache gaussien nécessitent peu de temps de calcul. Cette thèse a pour but d'évaluer la précision de ces méthodes d'inversion de panache de CO2 et d'étudier les cas favorables en terme de cible et de condition d'observation. Ceci est fait dans un cadre théorique (simulations du transport atmosphérique) et en appliquant les méthodes aux SAMs acquis.Nous quantifions et analysons les différentes sources d'erreurs de ces méthodes en détail en utilisant des pseudo-images satellitaires de panaches, d'abord sur Paris puis sur 31 villes dans le monde. L'erreur de ces méthodes est principalement due aux erreurs sur l'estimation de la concentration de fond (concentration en XCO2 qui ne provient pas des émissions de la ville) et sur l'estimation du vent effectif qui a transporté le panache. Nous montrons, avec une méthode d'apprentissage par arbre de décision, la sensibilité de l'erreur sur l'estimation des émissions à la variabilité de la direction du vent dans la PBL et au bilan des émissions de la ville. L'ensemble regroupant les pseudo-images pour lesquelles les émissions sont importantes (>2.1ktCO2/h) et la variabilité de la direction du vent faible (<11°) donne un biais et un IQR théorique inférieur à 10% et 60% des émissions, quant celles-ci sont estimées avec la configuration optimale d'inversion avec un panache gaussien.Nous appliquons enfin nos méthodes aux SAMs d'OCO-3 et montrons que les sensibilités de l'erreur théorique aux 2 paramètres de sélection se retrouvent dans la différence des estimations d'émissions de nos méthodes et d'un inventaire spatialisé (ici ODIAC). Plus de la moitié des SAMs ne sont pas utilisables avec nos méthodes (trop faible nombre de points, faible échantillonnage en aval de la ville,..). Nos estimations d'émissions sont plus faibles que celles de l'inventaire ODIAC (≈-25% avec l'inversion utilisant le panache gaussien). Une source de cette sous-estimation est l'erreur dans le produit de réanalyse de vent utilisé. L'IQR de la différence entre les émissions estimées par nos méthodes et par l'inventaire est aussi plus grand (150%) que l'erreur théorique. 2 raisons importantes sont les incertitudes dans les émissions de l'inventaire et dans les réanalyses du champ de vent utilisées. Ce travail suggère que l'estimation des émissions de CO2 urbaines nécessite plus de développement méthodologique pour notamment réduire l'erreur dans l'estimation des concentrations de fond du panache. Cependant, l'erreur sur les champs de vent reste un problème, quelque soit la méthode d'inversion utilisée. Des pistes sont suggérées pour ajouter une couche de sélection aux pseudo-images. Par ailleurs, des images plus fréquentes seront nécessaires pour espérer détecter des tendances dans les émissions des villes à l'échelle pluri-annuelle
Cities are responsible for more than half of all greenhouse gas emissions. While many cities have committed to emission reduction trajectories, many lack the infrastructure to develop their emissions budgets. The measurement of CO2 plumes from cities by satellite imagery, coupled with atmospheric inversion methods, could allow quantifying direct CO2 emissions from cities, or at least detecting trends in their evolution.OCO-3, with its Snapshot Area Maps (SAMs) mode, is the first instrument to provide 2D (≈80km*80km) images of the total CO2 column at high resolution (≈2km*2km). In particular, these SAMs target atmospheric plumes of CO2 from cities and powerplants, with the goal of quantifying their emissions. Methods to estimate these emissions must be reliable and fast to process all available images (several thousands for OCO-3), whose number will increase with the CO2M and GeoCarb missions. The inversion methods by direct flux calculation (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectional and Source Pixel) or with a Gaussian plume model require little computation time. This thesis aims to evaluate the accuracy of these CO2 plume inversion methods and to study the favorable cases in terms of target and observation condition. This is done in a theoretical framework (atmospheric transport simulations) and by applying the methods to acquired SAMs.We quantify and analyze the different sources of error of these methods in detail using satellite pseudo-images of plumes, first over Paris and then over 31 cities in the world. The error of these methods is mainly due to errors in the estimation of the background concentration (XCO2 concentration that does not come from the city emissions) and in the estimation of the effective wind that carried the plume. We show, with a decision tree learning method, the sensitivity of the error on the emission estimate to the variability of the wind direction in the PBL and to the city's emission budget. The set of pseudo-images for which the emissions are large (>2.1ktCO2/h) and the wind direction variability low (<11°) gives a bias and a theoretical IQR lower than 10% and 60% of the emissions, when these are estimated with the optimal inversion configuration with a Gaussian plume.We finally apply our methods to the OCO-3 SAMs and show that the sensitivities of the theoretical error to the two selection parameters are reflected in the difference of the emission estimates from our methods and from a spatialized inventory (here ODIAC). More than half of the SAMs are not usable with our methods (too few points, low sampling downwind of the city,..). Our emission estimates are lower than those of the ODIAC inventory (≈-25% with the inversion using the Gaussian plume). One source of this underestimation is the error in the wind reanalysis product used. The IQR of the difference between the emissions estimated by our methods and by the inventory is also larger (150%) than the theoretical error. Two important reasons for this are the uncertainties in the inventory emissions and in the wind field reanalyses used. This work suggests that the estimation of urban CO2 emissions requires further methodological development to reduce, amongst other, the error in the estimation of background plume concentrations. However, the error in the wind fields remains a problem, regardless of the inversion method used. Suggestions are made to add a selection layer to the pseudo-images. In addition, more frequent images will be needed to hope to detect trends in city emissions on a multi-year scale

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et des variables socio-économiques du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine.

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et variables socio-économique du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine
The aim of this thesis is to highlight and analyze the factors related to the spatial organization of the population and the economic activities which may produce a more sustainable mobility. By considering that the transport system is not sustainable, we measure mobility costs thanks to three indicators which represent the sustainability of household mobility: the annual costs of household urban mobility, the annual effort rate devoted by households to their transportation expenditures and the annual CO2 emissions. The link between urban form and mobility is not straightforward. Actually, it is a complex reciprocal link to be defined. The literature shows that three dimensions of local environment finally influence household mobility: density, diversity and accessibility. The method consists on confronting the factors alleged to explain the indicators of the sustainability of household mobility and on determining which part is explained by urban form. On the enlarged perimeter of the household travel survey of Lyon (2006), our approach based on household mobility costs enables, moreover, an approach to financial inequalities and introducing the notion of household vulnerability facing their transportation costs. In order to determine the share of mobility costs explained by urban form, we build some explanatory models, at the household level, by integrating urban form and socio-economic household variables. Especially the analysis focuses on the influence of secondary urban poles on the household vulnerability and mobility costs. Some explanatory models by household types show also that the effects of urban form are differentiated according to household categories. It is also interesting to measure the savings generated by marginal changes of urban form. To do that, we build some econometric models in a more aggregated level which allows computing elasticity coefficients. Thus, we can estimate, in economic terms, the expected savings that are triggered by urban form changes

Dans un contexte d'évaluation des impacts des aménagements urbains une approche fine des processus des émissions de polluants et des conditions de circulation doit être menée conjointement à une réflexion globale initiée par les Plans de Déplacements Urbains. On perçoit bien la nécessité d'une analyse multi échelles répondant à l'adaptation des déplacements dans un cadre urbain en évolution. La théorie classique des graphes utilisée pour décrire les réseaux de transport à travers les relations entre les sommets considère les carrefours de manière homogène. Or l'hétérogénéité de l'espace implique une forte variabilité des conditions de circulation et donc des émissions. Une approche par les graphes cellulaires et les Systèmes Multi Agent pour décrire finement l'espace et la dynamique des véhicules prend tout son sens pour affiner l'estimation et la localisation des émissions de polluant en milieu urbain
In a context of evaluation of the impacts of the urban developments a fine approach of the emissions processes and cnditions of circulation must be carried together with the reflexion initiate by the "Plans de Déplacements Urbains". One perceives well the need for a multi scales analysis for to answer at the adaptation of displacements within an urban framework in evolution. The classical theory of the graphs used to describe the networks considers the nodes in a homogeneous way. However the heterogeneity of space implies a variability of the conditions of circulation ans thus of the emissions. The association of the cellular graphs and the SMA is relevant to describe the network and the vehicle dynamic for to precise the localisation of the emissions on the network

Le secteur des transports est fondamental pour le développement économique d'un pays et pour assurer la communication et une bonne qualité de vie. Cependant, le transport routier conduit à une grave dégradation de la qualité de l'air et contribue au réchauffement de la planète. Parmi tous les polluants, les particules fines et ultrafines, émises par les véhicules mais également formées dans l'atmosphère sont considérées toxiques. De nombreuses études montrent que l’exposition chronique aux particules fines favorise le développement de pathologies respiratoires et cardiovasculaires. Les précurseurs gazeux, les principaux mécanismes réactionnels ainsi que les transformations physiques que les Aérosol Organiques Secondaires (AOS) subit dans l'atmosphère restent encore incertains. La présente étude porte principalement sur la caractérisation des polluants primaires émis par les échappements automobiles et les transformations photochimiques des COV / COVI. Les émissions des voitures ont été évaluées à l’aide d’un banc à rouleau au laboratoire de l’IFSTTAR. Les mesures du nombre de particules ont été effectuées directement au niveau de l’échappement. Pour les véhicules GDI, PN0.23 (<23 nm) représentait en moyenne 20- 30% du nombre total de particules émises, alors que pour les voitures diesel, cette fraction était bien inférieure (≈10-15%). Lors des régimes à grande vitesse (autoroutier Artemis) des véhicules diesel, une régénération passive de Filtre à Particules (FAP) a été observée. Les particules émises étaient principalement constituées de suie, de bisulfate et de matière organique. Les particules émises par les voitures essence à injection directe étaient principalement composées de Black Carbon (BC) et de gouttelettes organiques contenant des éléments. Pendant le démarrage à froid, les voitures GDI émettent des concentrations importantes de BC et de matière organique. Les émissions d'hydrocarbures ont également été étudiées. Les véhicules GDI ont émis des concentrations importantes de THC lors du démarrage à froid. Parmi les composés aliphatiques, des composés jusqu’à la C15 ont été identifiés, confirmant l’émission d'hydrocarbures plus lourds par les voitures diesel. La deuxième partie de ce travail consistait à étudier la transformation atmosphérique de certains COV (toluène, naphtalène, cyclohexane, nonane) émis par les véhicules Euro 5 et Euro 6 et à déterminer le potentiel de formation d’AOS de ces composés. Les composés choisis ont été photo-oxydés (seuls et en mélange) dans un réacteur à tube à flux d'aérosol afin de simuler leur vieillissement atmosphérique. Les résultats majeurs suggèrent: (1) des composés aromatiques et des HAP représentent les composés avec le plus fort potentiel de formation d'AOS ; (2) la température a un impact important sur la formation et le rendement d'AOS ; (3) la présence de particules préexistantes a un effet positif sur la formation d'AOS; (4) il a été constaté que la présence des NOx affectaient négativement la formation d'AOS ; (5) la formation d'AOS de mélanges de COV est fortement influencée par la fraction de composé aromatique. Certains des produits identifiés dans la phase particulaire n’ont jamais été signalés auparavant. La dégradation des composés aromatiques en régime de NOx moyen a produit des composés nitro-aromatiques identifiés à la fois en phase gazeuse et en phase particulaire. Cette thèse contribue à enrichir la base de données d’émissions des voitures, encore limitée aux véhicules Euro 5 et Euro 6. La spéciation des composés non réglementés aidera à mieux comprendre le budget atmosphérique d’AOS et les impacts des voitures sur la qualité de l’air. Enfin, l’étude de photoxydation de COV primaires (seuls, mélange et émissions complètes) conduira à une meilleure compréhension de la formation d’AOS
The transport sector is fundamental to the economic development of a country and to ensure communication and a good quality of life. However, road transport contributes significantly to global warming and leads to serious degradation of the air quality. Among all pollutants, fine and ultrafine particles, emitted by vehicles but also formed in the atmosphere are considered as potentially toxic. Many studies show that chronic exposure to fine particles promotes the development of respiratory and cardiovascular diseases. The main gaseous precursors, the atmospheric chemical pathways as well as the chemical composition and the physical transformations that secondary organic aerosol (SOA) undergo in the atmosphere, remain poorly understood. The main aim of this work was on one side to improve the knowledge about primary pollutants emitted from Euro 5 and Euro 6 diesel and gasoline passenger cars and on the other side to investigate the photochemical transformations of the VOCs/IVOCs emitted from these cars. Passenger car emissions have been evaluated on a chassis dynamometer test bench at the IFSTTAR laboratory. Particle number measurements were carried out directly at the tailpipe. For GDI vehicles PN0.23 (< 23 nm) represented on average 20 -30 % of total particle number emitted, while for diesel cars, this fraction was considerably lower (≈10-15%). During high speed regimes (Artemis motorway) of diesel passenger cars Diesel Particulate Filter (DPF) passive regeneration was observed. These periods were characterized by a high particle number concentration; their composition was mainly soot, bisulfate and some organic material. PM emitted from gasoline DI passenger cars was mainly composed by BC and some organic droplets containing traces of other elements. During cold start GDI cars do emit important concentrations of BC and organic material. Emission of hydrocarbons has also been investigated. Gasoline DI emitted important concentration of THCs during cold start. Among the aliphatic compounds, families until C15 have been identified, confirming emission of heavier HCs from diesel cars. The second aim of this work was the study of atmospheric degradation of selected VOCs (toluene, naphthalene, cyclohexane, nonane) emitted from Euro 5 and Euro 6 vehicles and to determine the SOA formation potential of these compounds under different environmental conditions. The chosen compounds have been photoxidized (alone and in mixture) in an Aerosol Flow Tube (AFT) reactor in order to simulate VOCs atmospheric aging. The results suggest: (1) aromatic and PAHs compounds, own highest potential to form SOA; (2) the temperature has an important impact on SOA formation and yield; (3) the presence of pre-existing seed particles has, in general, a positive effect on SOA formation and (4) NOx has been found to negatively affect SOA formation; (5) SOA potential formation of VOC mixtures is highly influenced by the fraction of aromatics. Some of the products identified in the particle phase have never been previously reported. Degradation of aromatic compounds under medium NOx regime produced nitro-aromatic compounds identified both in the gas and particle phase. This PhD contributes to enrich vehicle emissions database, still limited for Euro 5 and Euro 6 cars. Speciation of non-regulated compound will help to better understand atmospheric SOA budget and car emissions air quality impacts. By last, the photoxidation study of primary VOCs (alone, mixture and full emissions) will lead to a better comprehension of SOA formation from vehicles

La mise en oeuvre des politiques de transports urbains durables, qui nécessite le déploiement d'une combinaison d'instruments d'action complémentaires, s'avère ardue dans bon nombre de pays industrialisés. Or, le corpus portant sur les instruments de politique publique est restreint et possède de grandes lacunes quant à l'explication du choix des instruments. Au moyen d'une étude comparée des interventions en matière de transport urbain dans les villes de Montréal et de Boston, cette recherche vise à déterminer la pertinence et la validité d'un modèle basé sur les asymétries d'information et de légitimité entre les gouvernements, d'une part, et les acteurs privés et non gouvernementaux, d'autre part, afin d'expliquer le choix des instruments de politique publique. Les résultats indiquent que si la mise en place d'une combinaison instruments davantage coercitifs et proactifs est effectuée par les gouvernements lorsque ces derniers sont insufflés d'une forte légitimité et d'un haut degré de détention du savoir, le poids de l'histoire et de la culture politique, ainsi que l'aménagement institutionnel métropolitain, influent aussi le choix de la combinaison d'instruments.
Note : La présente étude fait partie d'un projet de recherche plus large, intitulé "Choix et efficacité des instruments de politique publique pour réduire les gaz à effet de serre: les interventions de quatre juridictions de l'Amérique du Nord-Est", qui est le fruit d'une collaboration entre le Département de science politique et l'École supérieure d'ATDR, Aménagement, architecture et arts visuels de l'Université Laval, ainsi qu'avec Y Institute for environmental studies de l'Université de Toronto, et financé par le Conseil de recherches en sciences humaines du Canada (CRSH). Ce mémoire fait état des résultats de la section de l'étude dédiée aux transports urbains, alors que deux autres secteurs sont étudiés par le projet de recherche plus large, soit le secteur des grandes industries émettrices de GES et celui des PME développant des technologies de réduction d'émissions.

L’autopartage est un concept qui s’est développé en Europe au début des années 90. Ce service s'adresse à une clientèle (particuliers ou entreprises) qui utilise sporadiquement la voiture ou qui, par choix ou en raison de contraintes, ne possède pas de voiture. La voiture est "partagée" entre plusieurs abonnés qui peuvent l'utiliser suite à une réservation à l'heure ou à la journée. L’autopartage, est un phénomène émergent et en forte croissance, tant en Europe qu’en Amérique du Nord. En 2006, l’autopartage était disponible dans 600 villes de par le monde, avec près de 348 000 adhérents se partageant l’usage de 11 700 voitures. En 1994, Auto-Com inaugurait à Québec le premier service pérenne d'autopartage en Amérique du Nord. Devenue par la suite Communauto, cette société est maintenant bien implantée dans quatre régions urbaines du Québec (Montréal et sa banlieue rapprochée, Québec-Lévis, Gatineau et Sherbrooke), avec plus de 20 000 abonnés en 2010, dont 3 000 à Québec et une croissance annuelle d’environ 20% ces dernières années. Ce service disponible à ses débuts dans les centres-villes s’étend maintenant aux banlieues de première et de deuxième couronne. Ce phénomène mérite donc d’être étudié en regard de son impact sur la mobilité. Les choix de mobilité des usagers de l’autopartage sont-ils semblables à ceux des autres automobilistes? Les abonnés utilisent-ils plutôt cette forme d’accès à l’automobile en complément des transports collectifs et actifs? Les utilisateurs de l’autopartage doivent réserver une voiture, se déplacer pour y accéder et payer en fonction de son utilisation (coûts fixes compris). En comparaison, une voiture possédée est toujours disponible et seuls les coûts variables d’utilisation sont apparents (essence et stationnement). Les contraintes de temps, de distance et de coût associés à l'autopartage devraient ainsi se traduire par une plus grande utilisation des modes de transport complémentaires (marche, vélo, transport en commun et taxi). On peut donc anticiper que les abonnés à l'autopartage consomment moins d'énergie et émettent moins de GES (gaz à effet de serre) lors de leurs déplacements que les propriétaires d'automobiles. Par contre, certains abonnés au service d'autopartage n'avaient pas de voiture avant leur abonnement; leur mobilité pourrait être plus grande qu'auparavant ou par rapport à des personnes non motorisées habitant le même secteur. Pour vérifier si le bilan des émissions de GES des abonnés est supérieur ou inférieur à celui de la population en général, une enquête a été réalisée d’avril à juin 2009 auprès d’un échantillon d’abonnés de Communauto à Québec, afin de recueillir l’ensemble de leurs déplacements durant une semaine. Afin de minimiser les coûts d’une telle enquête hebdomadaire, une approche innovatrice a été utilisée en développant une enquête Web dans le cadre d’un projet du RCE GEOIDE et de financements du CRSH et du FQRSC. Les répondants devaient identifier leurs lieux d’activités sur une carte (application utilisant les fonctionnalités de Google Maps). Par la suite, les lieux localisés par le répondant étaient disponibles pour remplir un carnet de déplacements par l’intermédiaire de menus déroulants. Le défi pour élaborer cette enquête fut grand, car il n’existe que peu d’exemples de ce type. L’enquête devait aussi retenir l’adhésion des participants durant une semaine. Au final, 57 abonnés de Communauto de Québec ont complété l’enquête WEB sur la mobilité et les résultats ont été comparés à ceux d’un groupe témoin (122 répondants) déjà enquêté avec des méthodes classiques (questionnaires et entrevues) en 2002 et 2003 à Québec (projet PROCESSUS financé par le CRSH et GEOIDE). La comparaison des deux méthodes d’enquête montre l’excellent potentiel d’une approche par l’intermédiaire d’internet. L’expérience fut riche en enseignements et résultats qui intéresseront sûrement toute personne désirant développer une enquête WEB sur la mobilité. Ainsi, des différences significatives ont été mesurées dans l’utilisation des outils de localisation selon le genre et le niveau de scolarité. En termes de mobilité, les résultats de l’étude sont probants. Les parts modales des abonnés de Communauto sont très similaires à celles des ménages non motorisés du groupe témoin et le bilan des émissions de GES est significativement moindre que celui de la population témoin pour tous les secteurs de la région de Québec (centre-ville, anciennes banlieues et nouvelles banlieues). Des différences sont aussi perceptibles en fonction du degré de motorisation et de la localisation du lieu de résidence, donc de la structure urbaine.
Car sharing is a concept developed in Europe during the 1990’s. This type of service is used by people and enterprises using car sporadically or that do not own a car, by choice or due to constraints. Car use is share among subscribers who must make a reservation to use it on an hourly or daily basis. This phenomenon is emerging and rapidly growing in Europe and North America. In 2006, car sharing was implemented in 600 cities around the World, meaning more than 348 000 subscribers sharing usage of 11 700 cars. In 1994, Auto-Com was launching in Quebec City, the first still existing car sharing service in North America. This company, now called Communauto, is now well implemented in four urban regions in the Province of Québec (Montréal and its inner ring of neighbourhoods, Québec-Lévis, Gatineau and Sherbrooke), having more than 20 000 subscribers in 2010, among which 3 000 are living in Québec City. The yearly growth rate was close to 20 % during the last few years. At the beginning, this service was mostly available downtown, but it is now well implemented in the first and second ring suburbs. The impact of this phenomenon on mobility deserves research. Is the mobility behaviour of car sharing users similar to that of other car drivers? Conversely, are the subscribers using this type of access to car as a complement to public and active transportation modes? Car sharing users must make a reservation, walk or move to access the vehicle and should pay in consideration of usage (fixed costs included). In comparison, an owned car is always available and only variable costs are immediately perceived (gas and parking). In theory, time constraints, distance and costs of using a shared car, should advantage other transportation modes (walking, biking, public transportation and taxi). Therefore, we anticipate that car sharing users are consuming less energy and generate less greenhouse gases (GHG) emissions than car owners, for their travelling needs. However, some car sharing subscribers did not have car access prior to their membership; their overall mobility could have increased or be higher than that on non-motorised people living in the same neighbourhood. The main purpose of this research aim at testing if the GHG emission balance of car sharing users is higher or lower than in the general population. A survey was realised between April and June of 2009 in order to collect all trips made by a sample of Communauto’s subscribers for an entire week. In order to minimize costs of such a weekly survey, a novel approach based on the Web was developed, thanks to a NCE GEOIDE Network initiative, receiving complementary funding from SSHRC and FQRSC. Respondents were asked to locate their activity places on an electronic map using a custom application based on Google Maps. Afterwards, places geo-referenced by respondents were used to fill seven daily trip logbooks using drop down menus. This survey was highly challenging because there are very few existing trip surveys using the Web. Moreover, the survey had to retain interest of respondent during an entire week. Finally, 57 Communauto’s subscribers living in Québec City filled an entire week logbook using the Web interface. Results of these car sharing users were compared to those of a control group (122 respondents) previously surveyed using pen-and-paper methods, in 2002 and 2003, also in Québec City (PROCESSUS Network funded by SSHRC and GEOIDE). When making comparison of both methods, one can understand the excellent potential of the Web-based survey. The experiment was very informative and the results are of great interest for those who want to develop a Web survey on mobility. Significant differences were observed for the selection of location tools between genders and among education levels. Findings are convincing with strong differences in mobility behaviours between car sharing users and others. Modal shares of car sharing users are very similar to those of non-motorized people in the control group and the average GHG emissions balance of car sharing subscribers is significantly lower than that of the control group for all considered neighbourhoods in Quebec City (downtown, older suburbs, new suburbs). Differences can also be established based on motorization, residential location and the nature of urban fabric.

En zone urbaine, la pollution atmosphérique représente un enjeu majeur de santé publique. La caractérisation du risque associé dépend fortement de la qualité de l’estimation des expositions. Si les études étiologiques s’appuient maintenant souvent sur des modèles ayant une résolution spatiale fine, les études d’impact sanitaire (EIS) reposent encore généralement sur des approches avec une faible résolution spatiale. Ces contrastes spatiaux pourraient entraîner des inégalités sociales dans la distribution de l’impact sanitaire des polluants atmosphériques. D’autres facteurs, et en particulier le bruit, partagent les mêmes sources et ont potentiellement des effets sur la santé, et devraient aussi être pris en compte dans les études épidémiologiques. Les objectifs étaient : 1. D’étudier la possibilité de modéliser la distribution des particules ultrafines (UFP) en milieu urbain, et d’évaluer la corrélation entre UFP et bruit ; 2. De réaliser une EIS des particules fines avec une résolution spatiale fine, et d’investiguer les inégalités socio-économiques dans le fardeau de maladie généré par les particules ; 3. D’estimer les bénéfices sanitaires de scénarios théoriques de réduction de la pollution de l’air à l’échelle urbaine.Le premier objectif fait partie du projet Tri-tabs, conduit dans les villes de Bâle, Gérone et Grenoble. Des mesures de 20 min du bruit routier et du trafic, mais pas des UFP, étaient fortement reproductibles sur plusieurs mois. Sur des mesures simultanées, la corrélation entre le bruit et les UFP était modérée, ce qui ouvre la possibilité d’un ajustement réciproque pour de futures études épidémiologiques, permettant ainsi de démêler leurs potentiels effets court terme.Le second objectif se focalise sur le long terme. La plupart du temps, les études d’impact sanitaire ne prennent pas en compte les variations spatiales des concentrations en polluants en zone urbaine. Dans les agglomérations de Grenoble et Lyon en 2012, l’exposition aux PM2.5 a été estimée à une échelle de 10×10 m en combinant un modèle de dispersion à des données de densité de population. Les événements de santé retenus étaient la mortalité ainsi que l’incidence du cancer du poumon (Grenoble) et des petits poids des naissances à terme. Les estimations de l’impact sanitaire ont été répétées en considérant les concentrations en polluants de façon homogène au sein de chaque agglomération. La proportion de cas attribuables à la pollution de l’air était de 3–8% pour la mortalité et 9–43% pour les petits poids de naissances à terme. A Grenoble, 6,8% des nouveaux cas de cancer du poumon étaient attribuables à la pollution de l’air. L’impact était sous-estimé de 8 à 20% lorsque les stations de mesure de fond étaient utilisées. Le risque attribuable était plus important dans les quartiers dont le niveau de défaveur sociale était intermédiaire ou légèrement au-delà.Nous avons estimé l’impact de scénarios de réduction des niveaux de particules fines. Les scénarios visant une réduction de ces niveaux de 5% permettraient une réduction d’environ 10% des décès attribuables aux particules, tandis que les actions visant à réduire uniquement la pollution chez les 10% d’habitants les plus exposés ne procureraient qu’un gain sanitaire marginal (environ 1%). En conclusion, nous avons montré que les mesures à court terme ne peuvent pas être utilisées pour modéliser les UFP en zone urbaine ; nous avons été parmi les premiers à réaliser une EIS s’appuyant sur un modèle de dispersion à résolution spatiale fine, et à avoir intégré les petits poids de naissances. Nos estimations ont montré que les stations de fond utilisées couramment en France pour les EIS tendent à sous-estimer les expositions, comparées à un modèle de dispersion. Notre estimation de la réduction des niveaux de particules fines nécessaire pour atteindre une réduction significative de l’impact sanitaire de la pollution de l’air en zone urbaine pourrait servir de guide à des politiques publiques
In urban areas, atmospheric pollution represents a major threat to human health. The accurate characterization of this threat relies centrally on the quality of exposure assessment. It also requires assessment of other factors sharing the same sources and also possibly impacting health, such as noise. Fine-scale exposure assessment of air pollution levels may allow identifying spatial contrasts. Such spatial variations may lead to social differences in the distribution of the health impact of these pollutants.The general aims of the PhD were: 1. To study the possibility to model ultrafine particles distribution in urban areas and assess the correlation of ultrafine particles levels with road traffic noise; 2. To assess the risk incurred by air pollution exposure with a fine-scale modelling approach and investigate the potential socio-economic disparities in health burden induced by particulate matter; 3. To investigate the health benefits expected from hypothetical scenarios of reduction of air pollution levels at the urban scale.The first aim relies on Tri-tabs project, conducted in three European cities (Basel, Girona, Grenoble). Measurements during 20 minutes of outdoor noise and traffic, but not of UFP, were strongly reproducible over durations of a couple of days or months. In these areas, on the short-term, noise levels and UFP concentrations exhibited relatively moderate correlations, which may allow adjustment for mutual confounding in epidemiological studies, thus allowing to disentangle their possible short-term health effects.The second aim introduces health effects, and focuses on the longer term. Risk assessment studies often ignore within-city spatial variations of air pollutants. In Grenoble and Lyon areas (0.4 and 1.2 million inhabitants, respectively) in 2012, PM2.5 exposure was estimated on a 10×10 m grid by coupling a dispersion model to fine-scale data on population density. Outcomes were mortality, lung cancer and term low birth weight incidences. The numbers of cases attributable to air pollution were estimated overall and stratifying areas according to the European Deprivation Index, a measure of social deprivation. Estimations were repeated assuming spatial homogeneity of air pollutants within city. The proportion of cases attributable to air pollution was in the 3-8% range for mortality and 9–43% range for term low birth weight. In Grenoble, 6.8% (95% CI: 3.1–10.1%) of incident lung cancer cases were attributable to air pollution. The impact was underestimated by 8 to 20% when background monitoring stations were used to assess exposure, compared to fine-scale dispersion modeling. Health impact was highest in neighborhoods with intermediate to higher social deprivation.Several countries across Europe have implemented air pollution regulation policies, or low emission zones, France being an exception. We estimated the health impact of air pollution under different scenarios of reduction of fine particulate matter concentrations. Scenarios targeting a reduction in the PM2.5 annual averages by 5% led to a 10% decrease of the health burden, while actions aiming at only reducing the exposure of the population exposed above the 90th percentile did not yield a significant reduction of the health burden (around 1%).In conclusion, we have shown that short-term measurements cannot be used to model ultrafine particles levels in urban areas; we were among the first to rely on a fine-scale exposure model for estimating the health impact of air pollution, and quantify its impact on term low birth weight. Our estimations showed that background air quality monitoring stations used classically in France for health impact assessment studies tend to underestimate exposure, compared to a spatially-resolved dispersion model. We have provided an estimate of the air pollution decrease required to obtain a significant reduction of the health impact of air pollutants in urban areas

En milieu urbain et en particulier dans les rues, les personnes sont exposées à de fortes concentrations de dioxyde d'azote (NO2), et de particules dont les aérosols organiques (OM) et le carbone suie (BC). Afin de mieux comprendre les sources et représenter l'évolution des concentrations dans les rues, une modélisation multi-échelle est utilisée, avec le modèle de réseaux de rues MUNICH couplé au modèle de chimie-transport régional Polair3D et au module chimique SSH-aerosol pour représenter la formation des composés secondaires aux différentes échelles.L’influence des émissions des composés organiques volatils (COV) du trafic routier, des émissions hors échappement dues à l'usure des pneus et des émissions d’asphalte est étudiée avec des scénarios de sensibilité. La simulation de référence utilise des facteurs d’émission standards obtenus de la méthodologie COPERT. L'utilisation de données récentes de mesure de spéciation permet de mieux caractériser les COV émis, en particulier les composés organiques intermédiaires, semi et faiblement volatils (COVI/S/F), engendrant une réduction des concentrations de OM allant jusqu'à 27%. Une augmentation de 219% des émissions de BC dues à l'usure des pneus, cohérente avec la littérature, double les concentrations de BC. Les émissions d'asphalte augmentent fortement les émissions de COVI/S/F. Les concentrations de particules simulées en prenant en compte ces émissions se comparent bien aux observations, soulignant l’importance de mieux caractériser cette source manquante dans les modèles.Des simulations sont ensuite réalisées pour l'année 2030 afin d'évaluer les impacts futurs des émissions du trafic sur les concentrations. L'introduction de véhicules à très faibles émissions, conformes aux futures normes européennes d'émissions, induit une forte réduction des émissions par rapport à une flotte représentative de l'année 2014. Les émissions de NO2 et de BC sont réduites de 70%, entrainant une diminution des concentrations de 52% pour le NO2, 42% pour le BC, et 20% pour les particules. Les émissions d'une flotte composée uniquement de véhicules à très faibles émissions sont 99% et 80% plus faibles pour le NO2 et le BC respectivement, réduisant les concentrations de NO2 de 80% et celles de BC de 45%.Pour représenter les gradients de concentrations dans les rues et mieux estimer l'exposition des personnes, une nouvelle version de MUNICH est développée. Plutôt que de considérer les concentrations homogènes dans chaque segment de rue, le volume des rues est discrétisé avec trois niveaux verticaux. Une discrétisation horizontale en deux zones est également introduite sous certaines conditions avec une paramétrisation tirée du modèle OSPM. Les concentrations simulées dans les rues de Copenhague et de l'est parisien avec cette version discrétisée de MUNICH se comparent mieux aux observations que celles simulées avec la version homogène, et les concentrations de NO2, BC et OM sont plus élevées en bas des rues
In urban areas and in particular in the streets, populations are exposed to high concentrations of nitrogen dioxide (NO2), and particulate matter including organic aerosols (OM) and black carbon (BC). In order to better understand the sources and to represent the evolution of the concentrations in the streets, a multiscale modeling is used, with the street-network model MUNICH coupled to the regional chemistry-transport model Polair3D, and to the chemical module SSH-aerosol to represent the formation of the secondary compounds at the different scales.The influence of volatile organic compound (VOC) emissions from road traffic, non-exhaust emissions due to tire wear and asphalt emissions are studied with sensitivity scenarios. The reference simulation uses standard emission factors obtained from the COPERT methodology. The use of recent speciation measurement data allows for a better characterization of the emitted VOCs, in particular intermediate, semi and low volatile organic compounds (I/S/LVOC), resulting in a reduction of OM concentrations of up to 27%. A 219% increase in BC emissions from tire wear, consistent with the literature, doubles BC concentrations. Asphalt emissions strongly increase I/S/LVOC emissions. The simulated PM concentrations taking into account these emissions compare well with observations, highlighting the importance of better characterizing this missing source in the models.Simulations are then performed for the year 2030 to assess the future impacts of traffic emissions on concentrations. The introduction of ultra-low emission vehicles, compliant with future European emission standards, results in a large reduction in emissions compared to a representative fleet of 2014. NO2 and BC emissions are reduced by 70%, resulting in a decrease in concentrations of 52% for NO2, 42% for BC, and 20% for PM. Emissions from a fleet of only ultra-low emission vehicles are 99% and 80% lower for NO2 and BC respectively, reducing NO2 concentrations by 80% and BC concentrations by 45%.To represent the concentration gradients in the streets and to better estimate the population exposure, a new version of MUNICH is developed. Instead of considering homogeneous concentrations in each street segment, the street volume is discretized with three vertical levels. A horizontal discretization into two zones is also introduced under specific conditions with a parameterization from the OSPM model. The concentrations simulated in the streets of Copenhagen and eastern Paris with this discretized version of MUNICH compare better with observations than those simulated with the homogeneous version, and the concentrations of NO2, BC and OM are higher at the bottom of the streets

L’agriculture urbaine représente une opportunité de réduire la pauvreté et d’améliorer la sécurité alimentaire des habitants des villes d’Afrique de l’Ouest. L’objectif général de cette thèse est de produire des données d’inventaire représentatives ainsi qu’une évaluation environnementale robuste de ces systèmes de production par la méthodologie Analyse du Cycle de Vie (ACV). Notre cas d’étude a été la tomate des jardins urbains au Bénin. Notre état de l’art nous a permis d’identifier que prendre en compte la diversité des systèmes de production et la variabilité des émissions au champ étaient deux enjeux majeurs de l’ACV des produits maraîchers. Nous avons donc développé un protocole de collecte de données basé sur la typologie qui prend en compte la diversité des systèmes puis mis au point une méthode d’estimation des flux d’azote au champ combinant un bilan d’azote et l’usage d’un modèle biophysique. Nous avons ainsi créé des inventaires pour 6 types de systèmes et une moyenne pondérée représentative de la population étudiée. L’analyse des performances agronomiques de ces systèmes a montré une forte variabilité des rendements et une utilisation fluctuante et souvent excessive d’engrais et de pesticides. L’exploration de la variabilité des flux d’azote à l’échelle de la parcelle et du cycle de culture a permis l’identification de 4 facteurs majeurs: les volumes d’eau d’irrigation, la dose d’azote, le pH du sol et la capacité au champ. A l’aide de scénarios favorables et défavorables aux émissions pour chacun de ces 4 facteurs, nous avons montré que leurs effets sur les résultats d’ACV étaient importants. L’intégration de ces données dans une ACV finalisée a montré qu’un hectare de production de tomate au Bénin était plus impactant que les productions maraichères Européennes. Les avantages du climat favorable du sud Bénin à la production de tomate en contre saison sont annulés par les faibles performances des systèmes d’irrigation, l’usage fréquent d’insecticides et d’importantes émissions azotées. Des données mesurées et des connaissances nouvelles sont nécessaires sur ces systèmes pour valider et affiner nos conclusions
Urban agriculture provides opportunities to reduce poverty and ensure food safety for cities inhabitants in West Africa. The general objective of this thesis is producing representative inventories and a robust environmental assessment for those production systems using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology. Our case study was the tomato production in urban gardens in Benin. Our state of the art identified the integration of the diversity of systems and the variability of field emissions as two major challenges for the LCA of vegetable products. We therefore developed a typology-based protocol to collect cropping systems data that includes their diversity and an approach combining a nitrogen budget and the use of a biophysical model to estimate nitrogen field emissions. We created inventories for 6 cropping system types and one weighted mean representative for the urban tomato growers in Benin. The analysis of the agronomical performances of these systems highlighted the important yield variability and the variable and often excessive use of pesticides and fertilizers. The investigation of nitrogen fluxes variability at plot and crop cycle scales led to the identification of 4 major influencing factors: water use, nitrogen input, soil pH and field capacity. Using favorable and unfavorable scenarios for nitrogen emissions for each of these 4 factors, we demonstrated that the LCA results were sensitive to their variations. The implementation of LCA using those contrasted data showed that one hectare of tomato production in Benin was more impacting than European vegetable productions. The benefits from the favorable climate for producing out-of-season tomatoes were hampered by the low efficiency of irrigations systems, the frequent use of insecticides and large nitrogen emissions. Measured data and new knowledge on these systems are needed to validate and refine our conclusions

La composition chimique des particules submicroniques (PM₁) a été suivie pendant plus d'un an ( juillet 2013- septembre 2014), à résolution temporelle fine (< 30 min.), à l'aide d'un analyseur ACSM pour la fraction non-réfractaire (organiques, sulfates, nitrates, ammoniums et chlorures) et d'un aethalomètre (carbone suie), complétés par une observation micro-météorologique. Une campagne intensive (juillet 2014) a enrichi le jeu de données avec le suivi de composés organiques volatils par analyse PTR-ToFMS. Le site de mesure est de type urbain de fond, sous l'influence d'une large zone industrielle et portuaire. La composition chimique des aérosols a été analysée de manière globale, saisonnière et selon 4 secteurs de vent. L'étude de la conversion SO₂-SO₄ dans le secteur industriel a montré que ce processus est favorisé à humidité relative élevée (> 70%), faible turbulence verticale (σw : 0-0.5 m sˉ¹) et faible vitesse de vent (0-2 m sˉ¹). À l'aide d'un modèle source récepteur PMF (Positive Matrix Factorization), trois sources primaires d'espèces organiques, liées au trafic, à la combustion de biomasse et à la cuisson domestique, ont été identifiées, ainsi qu'une source secondaire. Les analyses PMF saisonnière et par secteur, avec et sans contraintes, ont permis d'identifier 2 facteurs supplémentaires en secteurs marin et industriel. Quelques cas (brises de mer, épisodes de pollution et passages de bateaux) ont été étudiés, permettant dans le dernier cas d'extraire un spectre de masse moyen lié aux émissions des navires, ShOA (Ship-like Organic Aerosol). Ce facteur contribue en moyenne pour seulement 0.5% à la fraction organique particulaire mais jusqu'à plus de 90% sur de courtes périodes
The chemical composition of submicron particles (PM₁) was monitored for over one year (July 2013-September 2014), at high temporal resolution (< 30 min), using an Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) for the non-refractory fraction (NR-PM₁ : organic, sulfate, nitrate, ammonium and chloride) and an aethalometer for black carbon (BC), together with micrometeorology parameters. An intensive campaign (July 2014) completed the data set including the monitoring of volatile organic compounds by PTR-TOFMS. The chosen site has an urban background typology, under the influence of a large area with industrial and harbor activities. The chemical composition of aerosols was analyzed globally, seasonally and using four wind sectors. A study of the SO₂-to-SO₄ conversion in the industrial sector has shown that this process is favored at high relative humidity (> 70%), low vertical turbulence (σw : 0-0.5 m sˉ¹) and low wind speed (0-2 m sˉ¹). Using PMF (Positive Matrix factorization) source receptor modeling, three primary sources of organic species, relatied to traffic, combustion of biomass and domestic cooking, have been identified, as well as a secondary source. The seasonal and sector PMF analyses, with and without constraints, helped to identify two additional factors in the marine and industrial sectors. Some specific events (sea breezes, high pollution events and nearby ship movements) were studied, allowing to extract an average mass spectrum associated with ship emissions for the latter, ShOA (Ship-like organic aerosol). This factor only contributes to 0.5% of the particulate organic fraction on average but up to more than 90% over short periods

L’objectif a été de caractériser les émissions indirectes de composés organiques semi-volatils (PCB, HCB, PeCB, HAP, phtalates et PBDE) au droit de milieux potentiellement contaminés par leurs emplois (zones ferroviaires souterraines, axes de circulation) et de sites de traitement de déchets (station d’épuration, élimination, destruction de véhicules hors d’usage). Des réseaux de mesure comprenant des préleveurs d’air actifs « grand volume », des capteurs passifs et des bio-accumulateurs ont été utilisés pour acquérir des données au voisinage des sources potentielles. Les résultats révèlent une ubiquité de tous les composés recherchés dans l’air, où leurs présences en phase gazeuse est majoritaire. La contamination de l’air au niveau des sites d'étude montre une hiérarchisation commune (phtalates>HAP>HCB>PeCB>PCB>PBDE), où la contamination de l’air en période estivale est plus importante, confirmant l’importance relative des émissions diffuses par volatilisation passive. Les résultats obtenus à partir des capteurs passifs démontrent l’intérêt de cet outil complémentaire pour la réalisation d’études à grande échelle spatio-temporelle. L’interprétation de l’état du milieu (IEM) à partir des analyses d’air, de sols, de retombées atmosphériques et de bio-accumulateurs végétaux, indiquent cependant que la contamination au voisinage de zones industrielles demeure le plus souvent du niveau de celle du milieu urbain dense. Les résultats révèlent que les émissions diffuses de COSV non halogénés (phtalates et HAP) par volatilisation passive, constituent un enjeu environnemental et sanitaire qui pourrait dépasser celui des anciens POP (PCB, PBDE)
The objective was to characterize the indirect emissions of SVOCs (PCB, HCB, PeCB, PAHs, phthalates and PBDE) on potentially contaminated environments by their uses (underground railway zones, traffic roads) and waste treatment sites (wastewater treatment plants, elimination, vehicle destruction sites). Measuring networks including "large volume" active air samplers, passive samplers and environmental bio-accumulators have been used to acquire data in the vicinity of potential sources. The results reveal an ubiquity of all the measured compounds in the air, where their presence in the gas phase prevails. The air contamination of the study sites shows a common ranking (phthalates> PAHs> HCB> PeCB> PCBs> PBDEs), where air contamination in summer is more important, confirming the relative importance of diffuse emissions by passive volatilization The results from passive sensors demonstrate the value of this complementary tool for the realization of large spatio-temporal scale study. The interpretation of environmental state from air, soil, atmospheric deposition and plant bio-accumulators analyzes indicates that the contamination remains mostly equivalent to urban area.. The results reveal that diffuse emissions of non-halogenated SVOCs (phthalates and PAHs) by passive volatilization, represent an environmental and health challenge where that could exceed those of past POPs (PCBs, PBDE, ...)

Au cours des soixante dernières années, la population mondiale a connu un sursaut spectaculaire, passant de 2,5 milliards d’habitants à la fin de la Seconde Guerre mondiale à 7 milliards en 2011. Cette croissance démographique se distingue des précédents épisodes tant par son importance que par l'apparition conjointe d'une tendance nouvelle et soutenue à la concentration des populations au sein des villes. Appelée à se renforcer partout dans le monde, cette tendance au grossissement des villes lance un véritable défi à la communauté internationale en matière de durabilité de notre système économique en général et alimentaire en particulier. Cette thèse propose un traitement théorique de la question de la durabilité des systèmes d'approvisionnement alimentaires en milieu urbain. A la frontière entre économie publique et économie géographique, elle poursuit comme objectif principal de permettre la conduite d'une analyse formalisée des arbitrages environnementaux et sociaux dans un cadre spatial explicite. En outre, l'idée selon laquelle aucune réponse ne saurait être satisfaisante sans qu'une attention spécifique soit portée aux interactions spatiales, économiques et écologiques entre espaces urbains et agriculture constitue l'un des positionnements clés défendus dans ce travail. De manière générale, les travaux de cette thèse font apparaître l'élément majeur suivant: du fait de la forte et inextricable interconnexion entre milieux urbain et rural, l'évaluation environnementale, sociale et économique d'un système alimentaire ne peut se faire qu'en connaissance des caractéristiques démographique et physique de la ville concernée
Over the past sixty years, the world population has experienced a dramatic surge from 2.5 billion people by the end of World War II, to 7 billion in 2011. This population growth differs from previous episodes not only in importance, but also because of the joint emergence of a new and ongoing trend of rising urbanization. Expected to strengthen worldwide, this trend is a real challenge for the international community in terms of sustainability, especially for food supply. This thesis provides a theoretical treatment of food supply chain sustainability in a context of rapid and unrelenting urbanization. Halfway between economic geography and environmental economics, its primary goal is to allow for a theoretical formalization of ecological and social trade-offs in a spatially explicit framework. Besides, we argue that this issue cannot satisfactorily resolved without paying specific attention to urban-rural interactions. Our work discloses the following major element : because of the tight and inextricable interconnection between urban and rural areas, the ecological assessment of any food supply chain can only be achieved by taking into account both the demographic and physical features of cities

Les zones industrielles, urbaines et rurales de la région de Strasbourg-Kehl à la frontière franco-germanique ont été observées pendant plus de deux ans à travers leurs émissions atmosphériques afin d’étudier l’impact de la zone industrielle sur les zones voisines. Différents types d’échantillons ont été collectés afin de caractériser la pollution passée par les écorces d’arbres (bio-monitoring) et la pollution actuelle à l’aide de capteurs passifs « sigma-2 » pour la collecte des poussières atmosphériques et de capteurs passifs d’airs pour les polluants organiques (PCBs, PCDD/Fs). L’accumulation des polluants dans les écorces d’arbres montre que la zone industrielle et les sites proches des grands axes routiers souffrent d’une pollution en métaux et en PCB, ce qui est corroboré par les traceurs isotopiques. De la même manière, les études de l’air actuel indiquent toujours ces mêmes sources principales de pollution. La concentration des industries installées dans la zone portuaire rendent complexes l’identification des différentes sources de pollution. Cependant, les analyses réalisées sur un pas d’échantillonnage de quatre semaines montrent quelques influences plus marquées de l’aciérie, des incinérateurs, ou encore de la centrale thermique suivant les périodes de faibles ou forts taux de déposition massiques de polluants
Industrial, urban and rural areas of ​​Strasbourg-Kehl at the French-German border have been observed over two years in order to study the impact of the industrial emissions on ​​nearby areas. Different types of samples were collected to characterize the past pollution by tree bark (bio-monitoring) and the current pollution by passive samplers "sigma-2" to collect atmospheric dust and passive air samplers for organic pollutants (PCBs, PCDD/Fs). The accumulation of pollutants in tree barks shows that the industrial area and areas close to freeway suffer from trace metals and PCBs pollutions, which is also supported by the isotopic tracers. Similarly, studies of the current air indicate the same sources of pollution. The concentration of industries installed in the harbor lead few difficulties to identify the different sources of pollution. However, the sampling method chosen with four weeks sampling periods showed more influences of the steel plant, incinerators, or thermal power plant following periods of low or high pollutant mass deposition rates

La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est l'un des problèmes d'action collective les plus importants et les plus urgents auxquels l'humanité doit faire face. Répondre à ce défi politique transversal et transnational semble exiger une action à plusieurs échelles de gouvernance : cela va des changements des comportement individuels à des modifications importantes des cadres réglementaires et des processus de décision locaux, nationaux et internationaux. Adoptant une approche interdisciplinaire, ce projet est élaboré à partir des théories de l'action collective, de l’économie institutionnelle, ainsi que de la gouvernance à multiniveaux et les outils d'expertise afin d’analyser ce qui semble être un modèle de gouvernance « polycentrique » capable d'atteindre les objectifs d'atténuation des GES. Ce projet pose plus globalement la question primordiale de savoir quels sont les changements de gouvernance nécessaires pour générer des réductions réelles et définitives des émissions de GES dans le secteur du transport urbain de passagers. L'atténuation des GES dépend non seulement de la capacité des acteurs de se coordonner, mais également des outils d'information nécessaires pour intégrer ces questions dans la prise de décision à plusieurs niveaux de gouvernance et tributaires des différentes priorités politiques hétérogènes. L'analyse et les conclusions résultant de cette recherche apportent un certain nombre de contributions à la fois à la littérature théorique, et à la pratique générale de la politique ainsi qu’au processus décisionnel spécifique à la France dans le domaine du transport, de la planification urbaine et la gouvernance climatique
The reduction of GHG emissions is one of the largest and most pressing collective-action problems facing humanity. Addressing this transversal, trans-boundary policy challenge requires action at multiple scales of governance: from behavioral changes by individuals to modifications of local, national and international regulatory frameworks and decision-making processes. Taking an interdisciplinary approach, this project draws on theories on collective action, institutional economics, multilevel governance, and indicators in decision making to analyze what appears to be an increasingly polycentric governance approach to achieving cross-scale action on GHG mitigation. This dissertation addresses the over-arching question of what governance changes are needed to deliver lasting GHG emissions reductions in the urban passenger transport sector in France? Achieving greenhouse gas mitigation is dependent not only on the ability of actors to coordinate action, but also on the information tools needed to integrate these issues into decision-making at multiple levels of government and across policy priorities. Thus, GHG mitigation must be linked as an often-complementary issue with existing policy priorities. The analyses and findings resulting from this dissertation have a number of contributions to make both to the theoretical literature as well as to general policy practice and the specific decision-making process in France in terms of transport, urban planning and climate governance

L’objectif a été de caractériser les émissions indirectes de composés organiques semi-volatils (PCB, HCB, PeCB, HAP, phtalates et PBDE) au droit de milieux potentiellement contaminés par leurs emplois (zones ferroviaires souterraines, axes de circulation) et de sites de traitement de déchets (station d’épuration, élimination, destruction de véhicules hors d’usage). Des réseaux de mesure comprenant des préleveurs d’air actifs « grand volume », des capteurs passifs et des bio-accumulateurs ont été utilisés pour acquérir des données au voisinage des sources potentielles. Les résultats révèlent une ubiquité de tous les composés recherchés dans l’air, où leurs présences en phase gazeuse est majoritaire. La contamination de l’air au niveau des sites d'étude montre une hiérarchisation commune (phtalates>HAP>HCB>PeCB>PCB>PBDE), où la contamination de l’air en période estivale est plus importante, confirmant l’importance relative des émissions diffuses par volatilisation passive. Les résultats obtenus à partir des capteurs passifs démontrent l’intérêt de cet outil complémentaire pour la réalisation d’études à grande échelle spatio-temporelle. L’interprétation de l’état du milieu (IEM) à partir des analyses d’air, de sols, de retombées atmosphériques et de bio-accumulateurs végétaux, indiquent cependant que la contamination au voisinage de zones industrielles demeure le plus souvent du niveau de celle du milieu urbain dense. Les résultats révèlent que les émissions diffuses de COSV non halogénés (phtalates et HAP) par volatilisation passive, constituent un enjeu environnemental et sanitaire qui pourrait dépasser celui des anciens POP (PCB, PBDE)
The objective was to characterize the indirect emissions of SVOCs (PCB, HCB, PeCB, PAHs, phthalates and PBDE) on potentially contaminated environments by their uses (underground railway zones, traffic roads) and waste treatment sites (wastewater treatment plants, elimination, vehicle destruction sites). Measuring networks including "large volume" active air samplers, passive samplers and environmental bio-accumulators have been used to acquire data in the vicinity of potential sources. The results reveal an ubiquity of all the measured compounds in the air, where their presence in the gas phase prevails. The air contamination of the study sites shows a common ranking (phthalates> PAHs> HCB> PeCB> PCBs> PBDEs), where air contamination in summer is more important, confirming the relative importance of diffuse emissions by passive volatilization The results from passive sensors demonstrate the value of this complementary tool for the realization of large spatio-temporal scale study. The interpretation of environmental state from air, soil, atmospheric deposition and plant bio-accumulators analyzes indicates that the contamination remains mostly equivalent to urban area.. The results reveal that diffuse emissions of non-halogenated SVOCs (phthalates and PAHs) by passive volatilization, represent an environmental and health challenge where that could exceed those of past POPs (PCBs, PBDE, ...)

Le trafic routier mécanisé, automobiles et poids lourds confondus, connaît une croissance continue, et avec lui les nuisances qu'il génère : occupation de l'espace et éviction d'autres activités ou d'autres types de mobilité, insécurité, congestion ainsi que nuisances sonores et émissions de polluants atmosphériques. Entre 1980 et 1994, le trafic routier a augmenté de moitié sur le réseau français, passant de 320 à 487 milliards de véhicules x kilomètres en 15 ans. La part urbaine de ce trafic a évolué de manière identique, représentant 27 à 28% du total.
L'objectif de cette thèse est de mieux se rendre compte d'une part du poids relatifs des émissions polluantes et sonores du trafic routier sur l'environnement et le cadre de vie urbain, d'autre part du poids relatif des caractéristiques du trafic routier dans ses émissions (niveau global du trafic, conditions générales de circulation, caractéristiques technologiques des véhicules).
D'un point de vue méthodologique, deux démarches ont été privilégiées. D'une part une réflexion générale a permis de mieux situer le contexte économique et social, mais aussi technique et scientifique dans lequel le travail s'inscrit. Un premier bilan statique permet ainsi de donner une idée des enjeux actuels liés aux émissions polluantes et sonores du trafic routier en milieu urbain. Chacun des 3 facteurs considérés comme affectant les émissions du trafic (Cf. ci-dessus) a également fait l'objet de ce type d'investigation. D'autre part un outil spécifique a du être développé pour mettre en évidence les liens existants entre les paramètres descriptifs du trafic et ses émissions polluantes et sonores. Nous avons utilisé un modèle d'affectation du trafic appliqué à l'agglomération lyonnaise en 1990, 1994, 2000 et 2010. Les résultats d'affectation obtenus ont permis d'établir des indicateurs de niveaux de pollution liée à la route, compte tenu d'hypothèses sur les relations entre les conditions de circulation et les émissions ainsi que sur la composition du trafic.

Climat et CO2 sont intimement liés. Le lien entre les deux et si bien établi que les objectifs de limitation du réchauffement climatique s’expriment en quantité maximale d’équivalent CO2 que l’on s’autorise à émettre. La quantité de CO2 présente dans l’atmosphère à un instant donné est le résultat d’échanges et d’équilibres complexes entre l’atmosphère et la surface terrestre. Cette dernière est composée non seulement des océans, de la végétation et des sols naturels mais également des villes. Les échanges entre l’atmosphère et les surfaces urbaines proviennent majoritairement de quatre contributeurs : les émissions des bâtiments, le trafic routier, la respiration humaine et la végétation urbaine. Deux de ces contributeurs dépendent du climat : les bâtiments et la végétation. En effet, aux hautes et aux moyennes latitudes, les émissions des bâtiments sont fortement liées au chauffage, et fluctuent donc avec la température extérieure. La végétation quant à elle croît et s’épanouit plus ou moins vite en fonction des conditions météo-climatiques et plus particulièrement de la température, des précipitations et de l’ensoleillement. Le CO2 émit par la ville est ensuite transporté à travers l’atmosphère suivant la circulation atmosphérique locale qui est le résultat de la situation synoptique modifiée par la présence de la ville. Il existe donc, à l’échelle de la ville, des interactions fortes entre climat et CO2 : le bilan carbone de la ville dépend du climat local, et le transport du CO2 à travers l’atmosphère est influencé par la circulation atmosphérique induite par la ville. Cette thèse vise à étudier ces interactions. Pour cela, on a ajouté la modélisation des échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère dans le modèle de micro-climat urbain TEB. Cela a permis de vérifier que les processus physiques qui relient les émissions/captations de CO2 en ville et le climat urbain étaient bien identifiés et compris. Le modèle a été évalué sur deux cas d’étude permettant chacun d’évaluer plus spécifiquement l’un des contributeurs aux échanges de CO2 ville/atmosphère qui soit météosensible : les bâtiments sur le site de Toulouse, et la végétation sur le site de Kumpula (Finlande). Ces deux sites ont prouvé la capacité du modèle à reproduire les échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère ainsi que leurs cycles journaliers et saisonniers. Le site de Toulouse a souligné l’importance de connaître finement le comportement énergétique des habitants pour simuler les émissions de CO2 des bâtiments. Celui de Kumpula a démontré la capacité du modèle ISBA, conçu pour décrire les interactions entre la végétation en milieu non urbain et l’atmosphère, à décrire les échanges de CO2 entre la végétation urbaine et l’atmosphère. Le modèle, ainsi validé, a été utilisé pour réaliser des simulations d’émissions de CO2 par les bâtiments à l’échelle de l’ensemble de l’agglomération urbaine de Toulouse. Ces simulations ont mis à nouveau en évidence l’intérêt de la bonne connaissance des comportements énergétique des habitants : sur notre cas d’étude (quatre jours en hiver), l’abaissement de 2°C de la température de consigne du chauffage la nuit réduit de 33% les émissions de CO2. Lors de ces simulations, le transport du CO2 émis par la ville à travers l’atmosphère a également été suivi. On a ainsi mis en évidence que, malgré une situation météorologique de vent calme, le panache de CO2 créé par la ville se dissipe rapidement (moins d’une journée), ce qui limite l’augmentation de la concentration en CO2 au-dessus de la ville. Des simulations sur d’autres villes sont nécessaires pour savoir si ce résultat se généralise. Lors de cette thèse, on a étudié les interactions climat/CO2 à l’échelle d’une ville. Par la suite, il serait intéressant de réaliser des simulations en climat futur ou bien en mode couplé avec des modèles de climat afin d’étudier les rétroactions entre les liens climat/CO2 aux échelles locale et globale
Climate and CO2 are closely tied. The link between them is so well established that the objectives for global warming mitigation are expressed in terms of the maximum amount of CO2 equivalent that can be emitted. The amount of CO2 present in the atmosphere at a given time is the result of complex exchanges and equilibriums between the atmosphere and the earth's surface. The latter is composed not only of oceans, vegetation and natural soils, but also cities. Exchanges between the atmosphere and urban surfaces come mainly from four contributors: building emissions, road traffic, human respiration and urban vegetation. Two of these contributors depend on climate: buildings and vegetation. Buildings emissions, at least at high and medium latitudes, are strongly related to space heating, and therefore fluctuate with the outside temperature. As for the vegetation, its growth and open-up speed depends on the weather and climate conditions and more particularly on temperature, precipitation and solar radiation. The CO2 emitted by the city is then transported through the atmosphere by the local atmospheric circulation which is the result of the synoptic situation modified by the city's influence. Therefore there are strong interactions between climate and CO2 at the city scale: the city's carbon footprint depends on the local climate, and the transport of CO2 through the atmosphere is influenced by the atmospheric circulation induced by the city. The aim of this thesis is to study these interactions. That's why, the modeling of CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere has been added to the urban micro-climate model TEB. This allows to verify that the physical processes that link CO2 emissions/uptakes in the city and the urban climate are well identified and understood. The model is evaluated on two case studies each of which specifically assessed one of the contributors to city/atmosphere CO2 exchanges that is weather-sensitive: the buildings on the Toulouse site (France), and the vegetation on the Kumpula site (Finland). These two sites demonstrate the model's ability to reproduce CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere as well as their daily and seasonal cycles. The Toulouse site underlines the importance of a detailed knowledge of the inhabitants' energy behaviour in order to simulate the CO2 emissions of buildings. Kumpula site demonstrates the ability of the ISBA model, designed to describe the interactions between non-urban vegetation and the atmosphere, to describe the CO2 exchanges between urban vegetation and the atmosphere. The model, thus validated, is used to carry our simulations of CO2 emissions from buildings on the scale of the entire urban agglomeration of Toulouse. These simulations once again highlighted the necessity of a good knowledge of the inhabitant's energy behaviors: on our case study (four days in winter), the 2°C reduction of the nigth-time space heating setpoint temperature reduces CO2 emissions by 33%. During these simulations, the transport of CO2 emitted by the city through the atmosphere is also monitored. This shows that, despite a calm wind situation, the CO2 plume created by the city dissipates rapidly (less than a day), limiting the increase in CO2 concentration over the city. Simulations on other cities are neeeded to determine if this result can be generalized. During this thesis, we studied climate/CO2 interactions at the city scale. In the future, it would be interesting to carry out simulations in future climate or in coupled mode with climate models in order to study the feedback between local and global climate/CO2 links

Du fait de la flexibilité énergétique qu'ils offrent et de leur potentiel de diminution des émissions de GES et de polluants, les réseaux de chaleur (RdC) sont un des leviers d'actions des politiques énergétiques locales en constante progression. Leur déploiement et/ou rénovation n'est pas qu'une question technico-économique classique, dans la mesure où ils sont au cœur d'un ensemble d'acteurs interconnectés, aux objectifs spécifiques, tous parties prenantes des politiques énergétiques locales. Dans ce contexte, les outils permettant à ces différents acteurs l'évaluation des actions liées aux RdC sont très importants. Ils doivent permettre l'évaluation de scénarios de conception, d'actions de rénovation, de performance et de suivi... Parmi les outils permettant ces évaluations, les approches par modélisation sont souvent trop spécifiques à une situation, un type de réseau un acteur... Le travail réalisé consiste à développer un outils de modélisation de RdC, offrant la flexibilité recherchée. "HeatGrid" permet de modéliser des architectures de réseaux variées. A chaque pas de temps, le fonctionnement du réseau est simulé grâce au formalisme de la programmation linéaire. Cet outil peut être utilisé en phase de conception ou d'exploitation d'un réseau. L'approche de modélisation permet d'évaluer et de comparer sous les aspects économiques, énergétiques et techniques d'un RdC sous différents scénarios. Plusieurs exemples sont simulés et analysés dans le but d'illustrer le potentiel du modèle.

Le zaire traverse une periode tourmentee marquee par la recrudescence de plusieurs maladies endemiques et epidemiques. Depuis plus d'une decennie, la radio participe aux campagnes d'information sanitaire destinees surtout aux meres et aux enfants, piliers de la population zairoise
Zaire is going through a severe crisis marked by the resurgence of several endemic and epidemic diseases. For more than a decade, there have been health information programmes above all for mothers and children on radio, who are the hinges of the zarian population

The influence of a mega-city on the atmospheric boundary layer and surface conditions was examined in the complex-terrain, semi-arid Tehran region using the Pennsylvania State University/National Center for Atmospheric Research fifth-generation Mesoscale Model (MM5) during a high pollution period. In addition, model sensitivity studies were conducted to evaluate the performance of the urban canopy and urban soil model "SM2-U (3D)" parameterization on the meteorological fields and ground level air pollutant concentrations in this area. The topographic flows and urban effects were found to play important roles in modulating the wind and temperature fields, and the urbanized areas exerted important local effects on the boundary layer meteorology. An emission inventory of air pollutants and an inventory of heat generation were developed and updated for 2005 in this work. Emissions from on-road motor vehicles constitute a major portion of the emission inventory and play the most important role in terms of contributions of air pollutants to the atmosphere in Tehran. By using a detailed methodology, we calculated spatial and temporal distributions of the anthropogenic heat flux (Qf) for Tehran during 2005. Wintertime Qf is larger than summertime Qf, which reflects the importance of heating emissions from buildings and traffic during cold and warm period respectively. Different urban parameterizations were used as a tool to investigate the modifications induced by the presence of an urban area in the area of interest. It was found that, for local meteorological simulations, the drag-force approach coupled with an urban soil model (DA-SM2-U) is preferable to the roughness approach (RA-SLAB). The comparisons indicated that the most important features of the wind, temperature and turbulent fields in urban areas are well reproduced by the DA-SM2-U configuration with the anthropogenic heat flux being taken into account (i.e., "DA-SM2-U Qf: On" option). This modeling option showed that the suburban part of the city is dominated by topographic flows whereas the center and south of Tehran are more affected by urban heat island (UHI) forcing especially during the night. The chemical transport modeling, including a model sensitivity study, was used to investigate the impact of the different urban parameterization on the dispersion and formation of pollutants over the Tehran region. Results show that applying DA approaches leads to significant improvements in the simulated spatial and temporal distribution of air pollutant concentrations in the city area and affects significantly the size of the urban plumes.

Le but de cette thèse est de mesurer les concentrations de méthane (CH4), sa signature isotopique en carbone (δ13CH4) et le ratio éthane/méthane (C2H6:CH4) de diverses sources en Île-de-France avec des mesures mobiles proche des sources en utilisant l’instrument CRDS G2201-i.Les tests en laboratoire ont montré que le CRDS G2201-i présentaient de bonnes performances, notamment un bon accord avec les mesures de δ13CH4 par IRMS. En effet, la précision du CRDS est moins élevée que celle de l’IRMS, mais elle s’améliore avec des concentrations plus élevées en méthane (chapitre 2). Les performances et les limites de l’instrument ont été également testées pour la mesure du ratio C2H6:CH4 au laboratoire et sur le terrain. Il est possible d’utiliser le G2201-i quand l’élévation de CH4 au-dessus des valeurs ambiantes est supérieure à 1pmm et que l’air mesuré est séché. Cela permet d’utiliser un seul instrument pour mesurer deux proxies des sources de méthane (δ13CH4 et C2H6:CH4 ) (chapitre 3).Ensuite, la plateforme de mesures mobiles a été adaptées pour des campagnes de mesure dans Paris et sa petite couronne. Là, trois sources de CH4 ont été trouvées: des fuites du réseau de gaz naturel, des fuites du réseau d’assainissement et des fuites au niveau de grilles d’aération associées à des chaudières. Cette dernière catégorie a été découverte lors de mesures à pied et n’était pas décrite précédemment dans la littérature. Par rapport à d’autres villes, en majorité américaine, les émissions parisiennes de CH4 sont relativement faibles et comparables à celles des villes ayant un réseau moderne de distribution de gaz. La comparaison avec les inventaires a montré que pour le secteur de l’énergie, les émissions estimées étaient quinze fois plus faibles que celles de d’AIRPARIF ajustées pour Paris (chapitre 4). Enfin, à l’échelle du site industriel, δ13CH4 et δDCH4 ont été déterminés et contribuent à enrichir la base de données de signatures isotopiques européenne pour CH4. Le ratio C2H6:CH4 mesuré sur les stations de compression de gaz sont comparables à celles observées dans d’autres études dans d’autres pays. Pour certains sites, les émissions sont été également estimées, soit avec un modèle Gaussien soit avec le méthode traceur (chapitre 5).Les résultats de cette thèse peuvent être utilisés comme support pour de futures campagnes de mesures en Île-de-France
This Ph.D. aimed to measure methane (CH4) mixing ratio, its carbon isotope (δ13CH4) and ethane to methane ratio (C2H6:CH4) of diverse Île-de-France sources using CRDS G2201-i during near-source mobile measurements.Laboratory tests showed good performances of CRDS2201-i, notably a good agreement between δ13CH4 determined using CRDS G2201-i and IRMS. Indeed, precision of CRDS is less good than for IRMS, but it improves with larger CH4 mixing ratio (chapter 2). Possibilities and limitation of using CRDS G2201-i instrument to determine C2H6:CH4 ratio were also verified in laboratory and field conditions. Using CRDS G2201-i to measure C2H6:CH4 ratio is possible when enhancement is higher than 1 ppm above background and dried air is measured, which allows to use only one instrument to measure two proxies of CH4 sources (δ13CH4 and C2H6:CH4 ) (chapter 3).Then, the mobile set-up was adapted for mobile surveys in Paris city. There, three main CH4 sources where found: natural gas leaks, sewage network leaks and venting grid leaks ascribed to leaking furnaces installations. The latest category was discovered during walking measurements and was not described in previous studies. Compared to other cities, mostly surveyed in the U.S., Paris CH4 emissions are relatively small and comparable to cities with modern pipeline system. Comparison with inventories showed that for the energy sector, CH4 emissions are about fifteen times smaller than downscaled AIRPARIF inventories (chapter 4). Finally, at the industrial site scale, δ13CH4 and δDCH4 were determined and contributed to extend the database of isotopic signatures of European CH4 emissions. C2H6:CH4 observed from gas compressor stations are comparable with those in previous studies in other countries. For part of the sites, emission rates were also estimated using a Gaussian model or the tracer dispersion method (chapter 5).Results of this Ph.D. can be used as a base for future mobile, near-source campaigns in IDF region

Ce travail porte sur la quantification d'incertitude dans la modélisation des émissions de polluants atmosphériques dues au trafic routier d'une aire urbaine. Une chaîne de modélisations des émissions de polluants atmosphériques est construite, en couplant un modèle d’affectation dynamique du trafic (ADT) avec un modèle de facteurs d’émission. Cette chaîne est appliquée à l’agglomération de Clermont-Ferrand (France) à la résolution de la rue. Un métamodèle de l’ADT est construit pour réduire le temps d’évaluation du modèle. Une analyse de sensibilité globale est ensuite effectuée sur cette chaîne, afin d’identifier les entrées les plus influentes sur les sorties. Enfin, pour la quantification d’incertitude, deux ensembles sont construits avec l’approche de Monte Carlo, l’un pour l’ADT et l’autre pour les émissions. L’ensemble d’ADT est évalué et amélioré grâce à la comparaison avec les débits du trafic observés, afin de mieux échantillonner les incertitudes
This work focuses on the uncertainty quantification in the modeling of road traffic emissions in a metropolitan area. The first step is to estimate the time-dependent traffic flow at street-resolution for a full agglomeration area, using a dynamic traffic assignment (DTA) model. Then, a metamodel is built for the DTA model set up for the agglomeration, in order to reduce the computational cost of the DTA simulation. Then the road traffic emissions of atmospheric pollutants are estimated at street resolution, based on a modeling chain that couples the DTA metamodel with an emission factor model. This modeling chain is then used to conduct a global sensitivity analysis to identify the most influential inputs in computed traffic flows, speeds and emissions. At last, the uncertainty quantification is carried out based on ensemble simulations using Monte Carlo approach. The ensemble is evaluated with observations in order to check and optimize its reliability

La logistique urbaine, et celle du dernier kilomètre notamment, est un sujet de préoccupation majeure pour les villes d’aujourd’hui. Pour répondre à cette préoccupation, nous avons établi dans le chapitre introductif un historique de la problématique de la logistique urbaine pour mieux comprendre son développement au fil des années, permettant ainsi de déduire qu’il est fondamental d’étudier la globalité de la chaîne de distribution dans ce travail de thèse pour mieux résoudre la problématique de la logistique urbaine. En revanche, nous étions confrontés à un sujet redoutable par sa complexité et l’absence de données complètes et fiables. De plus, nous assistons dans les dernières années, à une multiplication des schémas logistiques que ce soit pour la livraison des magasins à partir des entrepôts des fournisseurs ou pour l’approvisionnement des clients à partir des surfaces de vente.De ce fait, nous avons fixé comme objectif d’identifier toutes les organisations logistiques existantes et émergentes en France et ailleurs (deux séjours d’un an en Angleterre et en Suisse). Pour ce faire, nous avons déterminé dans le deuxième chapitre les paramètres de différenciation des modes d’organisation en amont (de l’entrepôt du fournisseur à la surface de vente) et en aval de la chaîne (de la surface de vente au domicile du client). Or il n’existe pas aujourd’hui de bilan économique et environnemental complet permettant d’arbitrer entre différentes formes de distribution classiques et à distance en tenant compte des particularités des familles des produits (non alimentaires, secs, frais, surgelés) et de la diversité de leurs modes de livraison.Face à ces contraintes de taille, nous avons eu recours aux enquêtes de terrain dans ce travail de recherche, qui ont été l’occasion de nouer de très nombreux contacts avec les acteurs de la grande distribution, permettant ainsi de recueillir des données techniques et économiques de première main et inédites jusqu’ici. En plus de la résolution du verrou empirique dans le troisième chapitre, ce travail de thèse a permis également de lever des verrous méthodologiques relatifs à la reconstitution et à l’évaluation des coûts et des émissions logistiques (pour les entrepôts de stockage et les plateformes de transit en amont ; et pour les surfaces de vente et les plateforme de mutualisation en aval) et des coûts et des émissions des véhicules de transport (des articulés et des porteurs en amont ; et des VUL, voitures particulières, transports publics, deux roues, et marche à pied en aval). Enfin, ce travail de thèse a permis d’aboutir à la construction d’une base de données et la mise au point d’un outil d’aide à la décision permettant ainsi de déduire, dans le quatrième chapitre, les bilans économique et environnemental de la globalité de la chaîne depuis l’entrepôt du fournisseur jusqu’au domicile du ménage. Cet outil devrait se révéler très utile pour les politiques publiques, les stratégies futures des grands distributeurs et leurs prestataires logistiques afin de privilégier les modes d’organisation économes et durables, et même pour le client final afin d’estimer les coûts et les émissions de ses actes d’achat dans les différentes alternatives de vente classique et à distance
Urban logistics and the last mile in particular, is a major concern for cities today. To address this concern, we have established in the introductory chapter a history of the problem of urban logistics. This allows a better understanding of its development over the years, and deducing that it’s essential to study the supply chain in its entirety to better solve the problem of urban logistics. However, we were faced with a daunting task: the lack of comprehensive and reliable data. In addition, there has been a multiplication of distribution channels in recent years. This includes the delivery from warehouses to stores and further to households from the retail space.Therefore, we intended to identify all existing and emerging logistics organizations in France and beyond (one year exchange stay in England and Switzerland for research purposes). To do this, we established in the second chapter certain parameters that differentiate the logistics modes of various organizations upstream (from manufacturers to retail stores) and downstream (from retail stores to households). Unfortunately, there does not exist any economic and environmental assessment to settle between different forms of traditional and modern electronic distribution, by taking into account the various characteristics of different products families (non-food, dry, fresh, frozen) and the diversity of their delivery modes.Faced with constraints of such size, we conducted surveys with different actors of distribution channels, which provided the opportunity to make contacts, thus collect firsthand and so far unpublished technical and economic data. In addition to the resolution of empirical inadequacy in the third chapter, this research also helped to develop a methodological approach related to the reconstruction and evaluation of logistics costs and emissions (in warehouses, transit platforms, retail stores and shared platforms) and also the costs and emissions of vehicles (trucks, delivery van, cars, public transport, bikes, motorbikes and walking).Finally, this research has lead to the construction of a database and the development of a decision support tool to infer, in the fourth chapter, the economic and environmental appraisal of the entire supply chain from the supplier's warehouse to the final customer. This tool can be useful for public policy, future strategies of retailers and Third-Party Logistics providers to focus on efficient and sustainable modes of organization, and even it will benefit the customer to estimate the costs and emissions of its acts of purchase in classic and e-grocery shopping