Sujet. « Exposition à la pollution de l’air en ville et mobilité quotidienne : des modèles plus complexes pour une meilleure évaluation ? Perspectives issues d’une approche multi-agent » sous la direction de Yelva Roustan au CEREA et de Nicolas Coulombel au LVMT.
Résumé.
L’exposition à la pollution atmosphérique contribue au développement de maladies chroniques, cardio-vasculaires et respiratoires ainsi qu’à la mortalité, particulièrement dans les environnements urbains où les concentrations des polluants comme le dioxyde d’azote ou les particules fines présentent des gradients spatiaux importants. Alors que les évaluations d’exposition d’une population et des impacts sanitaires induits reposent généralement sur les concentrations de polluants uniquement estimées au domicile, des travaux récents ont montré le potentiel des chaînes de modélisation intégrées mobilité – émissions – qualité de l’air – exposition pour représenter plus fidèlement l’exposition des individus en tenant compte de l’exposition au lieu de travail ou dans les environnements de transport, appelée exposition dynamique. Cette thèse vise à mettre en perspective la modélisation de l’exposition individuelle à la pollution de l’air en ville dans une chaîne de modèles mobilité – émissions – qualité de l’air – exposition reposant sur une approche multi-agents et les implications de cette approche pour l’analyse d’inégalités environnementales au regard de la complexité de la chaîne de modèles. En particulier, j’étudie dans quelle mesure les résultats sont sensibles ou non à une complexification croissante de cette chaîne. À cette fin, je propose dans un premier temps un cadre d’analyse de l’exposition comme Modèle Environnemental Intégré et des incertitudes associées. De telles approches lient modélisation de la mobilité et de la qualité de l’air à plusieurs égards : d’une part des émissions de polluants provenant de la mobilité quotidienne des individus et d’autre part de l’exposition dynamique des individus dans les micro-environnements qu’ils traversent. Je présente dans un second temps une chaîne de modélisation de l’exposition individuelle à fine échelle, avec pour principaux développements (a) la représentation des émissions du trafic routier à partir d’une flotte de voitures intégrant le type de voiture possédé par chaque ménage selon leurs caractéristiques socioéconomiques et de mobilité, (b) la modélisation de la ville sous forme de réseau de rues canyon à partir du réseau routier OpenStreetMap et (c) le développement d’un modèle d’exposition dynamique à la pollution de l’air à l’échelle de la rue. Ce cadre de modélisation est appliqué à l’Île-de-France et s’appuie sur le modèle de synthèse de population eqasim, le modèle multi-agents de mobilité MATSim, le modèle d’émissions HBEFA et un couplage de modèles pour la qualité de l’air composé du modèle régional de chimie-transport Polair3D et du modèle de réseau de rues MUNICH pour simuler les rues canyons, tous deux incluant le module chimique SSH-aérosol pour simuler la formation de polluants secondaires. Ce travail fournit ainsi des outils d’évaluation de l’exposition des individus réplicables dans d’autres métropoles, basé sur des modèles en accès ouvert. Dans un troisième temps, je porte un regard croisé sur les analyses socio-spatiales de l’exposition individuelle permises par les approches multi-agents et sur la portée des incertitudes de modélisation découlant des hypothèses usuelles de l’évaluation d’exposition, c’est-à-dire dans quelle mesure les résultats varient en fonction du degré de complexité de la chaîne. Ces analyses concernent les inégalités spatiales et disparités socioéconomiques d’exposition, mais aussi la part des espaces-activités dans l’exposition individuelle. Ces travaux visent ainsi à éclairer les chercheurs, praticiens et décideurs publics sur les méthodes de modélisation de l’exposition à la pollution de l’air en ville et sur quel degré de complexité adopter en fonction des besoins ; ces évaluations étant essentielles à la fois pour l’évaluation des impacts sanitaires de la pollution de l’air ambiant et pour celle des politiques visant à les réduire, et devant ainsi permettre d’améliorer l’évaluation environnementale de politiques de transports.
Financement. Thèse de doctorat de l’Ecole nationale des ponts et chaussées co-financée par la région Île-de-France par le Réseau de recherche qualité de l’air en région Île-de-France (DIM QI²).
Biographie, parcours