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Gwalior, un ancien État princier, se trouve dans l’état du Madhya Pradesh. C’est une petite ville, connue pour son histoire, ses attractions touristiques, et est un centre de littérature, d’arts et de musique. Rani Lakshmibai était une figure historique importante de son histoire et l’Université nationale d’Éducation physique de Lakshmibai porte son nom. La ville devient également une plaque tournante pour les cours de coaching pour les examens d’entrée communs. Il accueille plusieurs universités et collèges gouvernementaux et privés.
Gwalior prend en charge les petites et moyennes unités industrielles qui fabriquent des textiles, la transformation agricole, la fabrication de caoutchouc et de pneus, les ressorts ferroviaires et les composants de transformateurs. Le cuir, le papier mâché et le mobilier en bois sont également des activités artisanales importantes dans la ville. Selon le recensement de 2011, elle compte environ un million d’habitants. La société municipale couvre une superficie de 289 kilomètres carrés.
Pour évaluer la qualité de l’air de Gwalior, nous avons sélectionné un bassin d’air couvrant 30km x 30km. Ce domaine est ensuite séparé en grilles de 1km, pour étudier les variations spatiales des émissions et des charges de pollution.
Les champs de météorologie sont importants car ils ont un impact direct sur les concentrations de pollution atmosphérique. Pendant les périodes de fortes précipitations ou de vents à grande vitesse, les émissions d’une ville sont balayées et n’ont pas d’impact sur les concentrations. D’autre part, pendant les mois d’hiver où les températures et les hauteurs d’inversion sont basses, les émissions ont un impact plus important sur les concentrations de pollution. Les basses températures affectent également le comportement en raison du besoin de chauffage de l’espace et de l’eau, ce qui augmente les émissions.
Nous avons traité les champs météorologiques mondiaux de réanalyse du NCEP de 2010 à 2018 à travers le modèle météorologique 3D-WRF. Un résumé des données pour une année, en moyenne pour le bassin atmosphérique de la ville, est présenté ci-dessous par mois. Téléchargez les données traitées qui comprennent des informations sur l’année, le mois, le jour, l’heure, les précipitations (mm / heure), la hauteur de mélange (m), la température (C), la vitesse du vent (m / sec) et la direction du vent (degrés) – paramètres clés qui déterminent l’intensité de la dispersion des émissions.
Inventaire des émissions de polluants multiples
Nous avons compilé un inventaire des émissions pour la région de Gwalior pour les polluants suivants: dioxyde de soufre (SO2), oxydes d’azote (NOx), monoxyde de carbone (CO), composés organiques volatils non méthaniques (COVNM), dioxyde de carbone (CO2) et particules (PM) dans quatre bacs (a) particules grossières avec une fraction granulométrique comprise entre 2,5 et 10 µm (b) particules fines avec une fraction granulométrique inférieure à 2,5 µm (c) carbone noir (BC) et (d) carbone organique (OC), pour l’année 2015 et projetées jusqu’en 2030. Dans la phase 1, l’année de référence pour tous les calculs était 2015. Dans la phase 2, tous les calculs sont mis à jour pour l’année 2018.
Nous avons personnalisé la famille d’outils SIM-air pour l’adapter aux informations de base collectées à partir de sources disparates. Outre les rapports officiels, les ressources vont des bases de données SIG sur l’utilisation des terres, la couverture terrestre, les routes et les voies ferrées, les plans d’eau, la zone bâtie (représentée sur la figure ci-contre), les activités commerciales (hôtels, hôpitaux, kiosques, restaurants, centres commerciaux, complexes cinématographiques, intersections de circulation, lieux de culte, pôles industriels et tours de télécommunications), à la densité de population et à la météorologie à la résolution spatiale la plus fine possible (1 km). Une description détaillée de ces ressources est publiée dans un article de revue en 2019, qui comprend également un résumé des données de référence et des analyses de pollution pour 20 villes indiennes.
Cet inventaire des émissions est basé sur les estimations disponibles de l’activité locale et de la consommation de carburant pour le bassin atmosphérique urbain sélectionné (représentées dans la grille ci-dessus). Ces informations sont recueillies auprès de plusieurs organismes allant du conseil central de contrôle de la pollution, du conseil national de contrôle de la pollution, du bureau du recensement, du bureau national des enquêtes par sondage, du ministère des transports routiers et des autoroutes, de l’enquête annuelle sur les industries, de l’autorité centrale de l’électricité, du ministère des industries lourdes et de la gestion des déchets municipaux, ainsi que des publications d’institutions universitaires et non gouvernementales.
Pour l’inventaire des émissions du transport routier, outre le nombre total de véhicules et leurs informations d’utilisation, nous avons également utilisé les informations sur la vitesse des véhicules pour attribuer spatialement et temporellement les émissions estimées aux grilles respectives. Ceci est un produit des services Google maps. Pour la ville de Gwalior, nous avons extrait les informations de vitesse pour les itinéraires représentatifs à travers la ville pendant plusieurs jours. Ces données sont résumées ci-dessous pour un aperçu rapide.
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Le résumé de l’inventaire des émissions d’une ville n’inclut pas les sources d’émissions naturelles (comme la poussière tempêtes, éclairs et sel de mer) et les feux saisonniers à ciel ouvert (agricoles et forestiers). Cependant, ceux-ci sont inclus dans la modélisation globale du transport chimique dans les simulations à l’échelle nationale. Ces sources d’émissions sont comptabilisées dans le calcul de la concentration comme une contribution externe (également appelée limite ou à longue distance) à la qualité de l’air de la ville.
Les projections à l’horizon 2030 selon le scénario du statu quo sont influencées par la configuration sociale, économique, foncière, urbaine et industrielle de la ville et, par conséquent, les taux projetés (croissants et décroissants) que nous supposons ne sont qu’une estimation. Nous avons basé le taux de croissance des véhicules sur les chiffres de projection des ventes; la croissance industrielle sur le produit intérieur brut de l’État; le secteur domestique, les activités de construction, la demande de briques, l’utilisation du diesel dans les groupes électrogènes et la combustion des déchets à ciel ouvert sur les taux de croissance démographique et les notes des municipalités sur les plans de mise en œuvre des programmes de gestion des déchets. Nous avons utilisé ces estimations pour évaluer la tendance des émissions totales et leur impact probable sur les concentrations ambiantes de PM2,5 jusqu’en 2030.
L’inventaire des émissions a ensuite été séparé spatialement à une résolution de grille de 0,01 ° en longitude et en latitude (équivalent de 1 km) pour créer une carte spatiale des émissions pour chaque polluant (PM2,5, PM10, SO2, NOx, CO et COV). Les émissions de PM2,5 maillées et les émissions totales (parts par secteur) sont présentées ci-dessous.
Émissions de PM2,5 maillées (2018 et 2030)
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Émissions totales de PM2,5 par secteur 2018-2030
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TRANS = émissions des transports routiers, ferroviaires, aériens et maritimes (pour les villes côtières); RESIDEN = émissions résidentielles des activités de cuisson, de chauffage et d’éclairage; INDUS = émissions industrielles des petites, moyennes et lourdes industries (y compris la production d’électricité); TOUS.DUST = émissions de poussières provenant des activités de remise en suspension et de construction des routes; W.BURN = émissions de combustion de déchets à ciel ouvert; DG.ENSEMBLES = émissions des groupes électrogènes diesel; B.FOURS = émissions des fours à briques (non incluses dans les émissions industrielles)
Émissions totales estimées par secteur pour 2018 (unités – tonnes/an)
| Gwalior | PM2.5 | PM10 | BC | OC | NOx | CO | COV | SO2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Émissions des transports routiers, ferroviaires, aériens et maritimes (pour les villes côtières) | 1,600 | 1,700 | 650 | 500 | 7,200 | 52,350 | 12,050 | 100 |
| Émissions résidentielles liées aux activités de cuisson, de chauffage et d’éclairage | 1,150 | 1,250 | 200 | 550 | 150 | 13,500 | 1,750 | 100 |
| Émissions industrielles des petites, moyennes et lourdes industries (y compris la production d’électricité) | 3,550 | 3,600 | 1,300 | 750 | 1,250 | 3,600 | 400 | 850 |
| Émissions de poussières provenant des activités de remise en suspension et de construction des routes | 1,800 | 11,500 | – | – | – | – | – | – |
| Émissions de combustion de déchets à ciel ouvert | 550 | 600 | 50 | 350 | – | 2,750 | 550 | – |
| Émissions des groupes électrogènes diesel | 250 | 300 | 150 | 100 | 1,800 | 5,700 | 2,550 | 50 |
| Émissions des fours à briques (non comprises dans les émissions industrielles) | 600 | 650 | 150 | 250 | 600 | 7,350 | 850 | 250 |
| 9,500 | 19,600 | 2,500 | 2,500 | 11,000 | 85,250 | 18,150 | 1,350 |
Modélisation du transport chimique
Nous avons calculé les concentrations ambiantes de PM2,5 et les contributions à la source, en utilisant l’inventaire des émissions maillé, les données météorologiques 3D (de WRF) et le modèle régional de transport chimique CAMx. Le modèle simule les concentrations à 0.01° résolution du réseau et contributions sectorielles pour la zone urbaine, qui comprennent les contributions des émissions primaires, des sources secondaires via des réactions chimiques et du transport à longue distance via des conditions limites (représentées par « limite » dans le graphique en secteurs ci-dessous).
Le graphique en ruban montre la variation de la pollution moyenne par PM2,5 par mois. En raison des précipitations pendant la mousson, les niveaux de pollution diminuent généralement et peuvent tomber dans les normes nationales de pollution de l’air, mais la plupart des villes ne sont pas en mesure d’atteindre ces normes à d’autres moments de l’année.
Voici une carte de la pollution annuelle moyenne aux PM2,5 pour la ville de Gwalior. Les principales sources contribuant aux PM2,5 en 2018 se trouvent dans le graphique à secteurs à gauche. L’évolution des contributions en 2030 provenant de différentes sources est indiquée à droite.
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Il existe une variation temporelle des contributions à la source et des contributions spatiales en fonction des facteurs météorologiques. Nous avons une carte des niveaux mensuels moyens de PM2,5 ainsi que leurs contributions à la source pour chaque mois dans les graphiques ci-dessous.
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PM2 De Surface Dérivée Des Données Satellitaires.5 Concentrations
Les résultats des concentrations dérivées des données satellitaires sont utiles pour évaluer les tendances annuelles des niveaux de pollution et ne constituent pas une approximation des réseaux de surveillance au sol. Ces données sont estimées à l’aide d’alimentations satellitaires et de modèles mondiaux de transport de produits chimiques. Les satellites ne mesurent pas un seul endroit tout le temps, mais une combinaison de satellites fournit un cache de mesures qui sont interprétées à l’aide de modèles mondiaux de transport chimique (GEOS-Chem) pour représenter le mélange vertical de pollution et estimer les concentrations au sol à l’aide de mesures au sol antérieures. Les modèles de transport mondiaux s’appuient sur des estimations maillées des émissions pour plusieurs secteurs pour établir une relation avec les observations par satellite sur plusieurs années. Ces bases de données ont également été utilisées pour étudier la charge mondiale de morbidité, qui a estimé la pollution de l’air comme les 10 principales causes de mortalité et de morbidité prématurées en Inde. Un résumé des concentrations de PM2,5 pour la période de 1998 à 2016 pour la ville de Gwalior est présenté ci-dessous. Les fichiers mondiaux de PM2,5 peuvent être téléchargés et analysés à l’Université Dalhousie.
Les graphiques pour les autres concentrations de PM2,5 du district pour cette période, les cartes des moyennes nationales et les changements annuels sont disponibles ici. Les données pour les PM2 au niveau du district.5 concentrations pour la période 1998-2016 peuvent être téléchargées ici.
Surveillance
Nous présentons ci-dessous un résumé des données de surveillance ambiante disponibles dans le cadre du Programme national de surveillance ambiante (NAMP), exploité et maintenu par le Central Pollution Control Board (CPCB, New Delhi, Inde). À Gwalior, en novembre 2018, il y avait 0 station de qualité de l’air continue et 2 stations manuelles en fonctionnement. Une archive de toutes les données du réseau NAMP provenant de stations à travers l’Inde pour la période 2011-2015 est disponible ici.
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Matériel de référence
- Référentiel de données de surveillance continue de l’air du CPCB (Lien)
- Liste des villes sans niveau de réussite du CPCB (Lien)
- Commission de contrôle de la pollution du Madhya Pradesh (Lien)
- Gwalior Municipal Société (Lien)
- « Plan de développement Gwalior 2021 », Direction de l’Aménagement du territoire et de la ville, Madhya Pradesh (Lien)
- Proposition de Ville intelligente Gwalior (Lien)
- « Plan d’action pour le contrôle de la pollution de l’air dans la ville sans réussite Gwalior (M.P.) « , Conseil de contrôle de la pollution du Madhya Pradesh. (2019) (Lien)
- Société de Développement des Infrastructures Industrielles de Gwalior (Lien)
- « Exposition à la pollution de l’air et ses effets sur la santé chez les Policiers de la circulation de la ville de Gwalior, Inde », Sharma, K. H. et. Al. (2017) (Lien de l’article de la revue)
- « Effets des paramètres météorologiques sur les Concentrations de Polluants Atmosphériques Gazeux dans la zone urbaine de la ville de Gwalior, Inde », Dandotiya, B. et. Al. (2018) (Lien de l’article de la revue)
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