A la une

Joseph Vernier received the Student Award at EU PVSEC 2026 in the field of PV system modeling!

https://www.eupvsec.org/index.php/student-awards-finalists

Dans le podcast INGENIUS, Joseph Vernier nous explique ses travaux de thèse concernant les interactions entre les panneaux photovoltaïques et les plantes.

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/agrivoltaisme-modeliser-les-interactions-entre-panneaux-solaires-et-cultures/

Congratulations to Abhishek Ajit Sabnis for winning the Best Poster Award at the Hi! PARIS AI Summer School.
Abhishek presented his work on air quality reconstruction from sparse observation points in ile de France.

Le pôle Hi! PARIS a officiellement dévoilé les lauréats de son programme Internal Chairs / Fellowships 2026, et Sibo CHENG a été sélectionné pour une Starting Fellowship.​​ 

https://ecoledesponts.fr/actualites-evenements/trois-chercheurs-de-lecole-integrent-la-cohorte-2026-des-chaires-hi-paris

Aurélien Faucheux présente ses travaux concernant l'impact des panneaux photovoltaïques sur l'évapotranspiration des cultures et sur la production agricole.

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/le-projet-agri-pv-cest-quoi/

Aurélien Faucheux présente le SIRTA : ses missions, l'instrumentation présente, les moyens d'accès et outils disponibles et associés.

https://osu-efluve.u-pec.fr/presentation/actualites/17emes-rencontres-scientifiques-de-losu-efluve

L'évènement "IPSL. 30 ans de recherche sur le climat a eu lieu au Collège de France le 11 et 12 décembre 2025, 

Karine Sartelet a participé à la session "Nouvelle thématiques à l'IPSL. Villes, Pollutions et Changement Climatique."

https://www.ipsl.fr/30-ans/les-resumes-12-dec-2025/

Photo :  (© D. Peyronel, ICOM-IPSL)

Dans cette vidéo, Alice Maison présente ses travaux de thèse. 

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/modelisation-des-impacts-des-arbres-sur-la-qualite-de-lair-en-ville/

L'équipe "CEREAL" pour CEREA et al. (Joseph Vernier, Baptiste Amiot, Armand de Villeroché, Benoit Cuilhé, Yiqing Qi) travaillant sur l'agrivoltaïsme a remporté la 2ᵉ place du hackathon "Le climat en données" organisé par Météo-France et la direction interministérielle du numérique (DINUM).

Pendant la conférence HARMO23, Lya Lugon a reçu le prix de la meilleure présentation Jeune Chercheur.

Lucas Volle a reçu le prix du meilleur poster intitulé Stochastic Lagrangian Modeling of Wet Cooling Towers Rain Zones.

Conference on "IA and mathematics for  meteorology and climatology",  May 5th 2025 at the Collège de France, organised by Pierre-Louis Lions and Stéphane Mallat :

This one-day conference will discuss the state of the art at the interface of mathematics, physics and AI for meteorology  forecasting and climatologic models. There will be 6 presentations:

- Michael Brenner, Harvard University,  "The neural GCM and other remarks"

- Thomas Dubos, École Polytechnique, "Hamiltonian insights and the challenge of unresolved processes in geophysical models"

- Laure Zana, Courant Institute, NYU, "Reshaping climate modelling with AI"

- Remi Lam, Google DeepMind, "Learning global weather forecasting from data"

- Claire Monteleoni, INRIA,  "Confronting climate change with generative and self-surpervised machine learning"

- Marc Bocquet, École Nationale des Ponts et Chaussées,  "Artificial Intelligence for gephysical data assimilation"

Program and informations available at: https://www.college-de-france.fr/fr/agenda/grand-evenement/ia-et-les-mathematiques-pour-la-meteorologie-et-la-climatologie

Alexis Squarcioni a présenté ses travaux de thèse sur le podcast INGENIUS.

Charlotte Durand s'est associé à un spectacle innovant pour sensibiliser le public aux enjeux climatiques.

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/quand-la-science-se-met-en-scene/

Un nouvel article sur INGENIUS est publié à la base de la thèse de Joffrey Dumont.

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/identifier-et-quantifier-les-emissions-de-substances-radioactives-dans-latmosphere/ 

Titre : Modélisation numérique multi-échelle de la qualité de l’air pour le milieu urbain"

Date: 04/10/2024

Composition du Jury :
Marianne Hatzopoulou (Univ. of Toronto)   -  Rapporteure 
Lionel Soulhac (INSA Lyon)                        -  Rapporteur
Clemens Mensink (VITO)                           -  Examinateur
Karine Sartelet (CEREA)                   -  Examinatrice
Yelva Roustan (CEREA)                     -  Directeur de thèse
Myrto Valari (LMD)                       -  Co-encadrante de thèse
Florian Couvidat (INERIS)                - Invité
Fabrice Dugay (Airparif)                 - Invité
Gilles Foret (LISA)                      - Invité
 
Résumé des travaux de thèse :
La pollution atmosphérique représente un risque environnemental et sanitaire majeur, notamment en milieu urbain, où de nombreuses personnes vivent à proximité de sources de pollution telles que le trafic routier. La distribution spatiale du trafic et la morphologie spécifique des rues influencent fortement les niveaux de concentration locaux, avec des configurations où les polluants tels que les particules et le dioxyde d'azote (NO2) peuvent s'accumuler en raison d'une dispersion limitée. Le temps de résidence atmosphérique de ces polluants rend également significative la contribution des sources plus éloignées. La concentration locale étant influencée à la fois par la pollution de fond et les sources locales, une modélisation à ces différentes échelles est nécessaire afin de comprendre au mieux les échanges complexes de pollution en milieu urbain. Les simulations numériques réalisées dans le cadre de cette thèse intègrent une modélisation météorologique avec le modèle WRF, l'estimation des concentrations régionales à l'aide du modèle de chimie-transport eulérien 3D CHIMERE, l'évaluation des concentrations locales par le biais du modèle de réseau de rue MUNICH, et enfin, la représentation de la formation des composés secondaires avec le module chimique SSH-aerosol couplé au schéma gazeux MELCHIOR2.
La mise en place de données précises d'occupation des sols s'est avérée cruciale dans les simulations météorologiques effectuées en milieu urbain. La distinction de plusieurs types de tissus urbains et une représentation affinée de la densité urbaine dans le domaine régional étudié permet une modulation appropriée des flux de chaleur anthropique. Une augmentation du flux de chaleur anthropique par un facteur 3 entraîne en moyenne une diminution de 19% des concentrations d'oxydes d'azote (NOx) dans les rues.
Deux méthodes capables d'estimer les concentrations à l'échelle locale ont été comparées : MUNICH et la méthode sous-maille intégrée à CHIMERE. Cette méthode consiste en une approche statistique capable de désagréger les émissions provenant de divers secteurs, notamment le trafic routier. Pour ce faire, des simulations ont été menées sur la période de février à mars 2014. Les polluants étudiés incluent les NOx, le NO2 et les particules fines. Les concentrations générées par la méthode statistique ne sont pas suffisamment précises sur les zones présentant une forte hétérogénéité urbaine. On note un biais de concentrations entre les deux approches pouvant atteindre 58% dans ces zones. MUNICH intègre mieux les hétérogénéités d'émissions et de morphologie dans ces contextes particuliers. La morphologie de la rue, information que connaît MUNICH contrairement à la méthode sous-maille, se révèle être un facteur moins influent que les émissions.
Afin d'approfondir la compréhension des échanges de flux de pollution entre les niveaux local et régional et d'affiner leur représentation, CHIMERE a été couplé de manière dynamique avec MUNICH. Par rapport au chaînage séquentiel mis en oeuvre précédemment, cela permet d'intégrer une influence du modèle local sur les concentrations de fond. Ce couplage prévient également la double présence des émissions qui sont utilisées à la fois dans le modèle régional et dans le modèle local, dans le cas séquentiel. Sur une période de simulation d'un mois (février 2014), les estimations du système couplé multi-échelle par rapport à celles du chaînage séquentiel montrent des performances très similaires à l'échelle régionale avec une très légère diminution des concentrations des NOx, NO2 et PM2,5. À l'échelle locale, le couplage améliore légèrement les performances des estimations de NO2, d'après les mesures disponibles. Tandis que les concentrations moyennes des NOx sont équivalentes à l'échelle de la ville avec les deux méthodes, on note une augmentation d'environ 5% des concentrations de NO, de 4% des concentrations de PM2,5, ainsi qu'une diminution d'environ 8,5% de NO2 dans le cas du couplage.  
 
 

Karine Sartelet est invitée au podcast "Le climat, une question de...VILLES"

https://www.ipsl.fr/article/podcast-le-climat-une-question-de-villes/

Diffusion sur Spotify

Alice Maison a reçu la médaille d’argent-Dufrenoy de l'académie de l'agriculture dans la section environnement et territoire, pour sa thèse sur la "Modélisation des impacts des arbres sur la qualité de l’air de l’échelle de la rue à la ville".

https://www.academie-agriculture.fr/actualites/academie/autre/academie/medailles-dargent-dufrenoy-presentation-des-medailles-dargent

Surveiller les émissions de gaz à effet de serre depuis l’espace grâce à l’apprentissage profond 

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/surveiller-les-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-depuis-lespace-grace-a-lapprentissage-profond/

Interview d'Alice Maison par Ingenius 

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/interview-dalice-maison/

https://www.cerea-lab.fr/dossiers/racine/articles/s-thumb/1000x665/img-20240609-wa0000-0.jpg

INGENIUS 

Les visages de la recherche – Technicien·ne

Aurélien présente son métier dans un vidéo suivant

https://www.youtube.com/watch?v=eXV6HXviWn4

Alice Maison a reçu le 1er prix pour le prix de thèse du ministère de la Transition écologique 2024.

https://www.ecologie.gouv.fr/prix-these-du-ministere-transition-ecologique-2024-christophe-bechu-annonce-laureats-premiere

Résumé

Ce travail de thèse vise à étudier la dispersion atmosphérique de polluants à l'échelle locale. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur la modélisation de la dispersion de polluants en utilisant des méthodes lagrangiennes stochastiques à haut Reynolds. Au sein de ces méthodes, les polluants et/ou le fluide porteur sont simulés par le biais d’un grand nombre de particules stochastiques permettant une représentation des propriétés statistiques de la turbulence. Une approche hybride est utilisée au sein de laquelle les champs porteurs moyens (par exemple la vitesse moyenne) sont obtenus sur un maillage par le biais de solutions externes (solutions analytiques ou calcul volumes finis). Par ailleurs, nous nous intéressons à l’influence de la stabilité atmosphérique sur la dispersion de polluants, en particulier dans la couche inférieure de l’atmosphère. L’objectif de cette thèse est triple : premièrement, il vise à étudier les erreurs numériques entachant de telles méthodes, deuxièmement, à améliorer la modélisation des écoulements de couche limite de surfaces atmosphériques, et finalement, à observer l’influence de ces éléments sur la modélisation de panaches obtenus en ne simulant que les particules issues de sources locales de polluants. A cette fin, les simulations sont réalisées à l'aide du code CFD open-source code_saturne qui est développé par EDF R&D. Premièrement, dans l'optique de limiter les erreurs numériques durant l’intégration sur de longs pas de temps, un algorithme de découpage en sous-pas de temps est présenté. Celui-ci permet de mettre à jour de façon dynamique et optimale les champs porteurs associés à chaque particule, lorsqu’elle rentre dans une cellule. Afin d’éviter des erreurs d’anticipation dues à la nature stochastique de ces particules, des particules virtuelles déterministes sont utilisées pour obtenir les temps de parcours dans chaque cellule. Par ailleurs, une étude poussée sur les erreurs spatiales apparaissant lorsque l’on considère des écoulements de couche limite de surface est réalisée, et des solutions pour limiter celles-ci sont proposées. Il est montré que ces dernières sont dues à des erreurs lors de l’interpolation des champs porteurs à la position des particules impactant la dynamique de celle-ci, mais aussi lors de l’estimation sur un maillage des statistiques issues de ces particules.Par ailleurs, dans l'optique d’améliorer la modélisation des écoulements de couche limites de surface, la nécessité d’utiliser une condition de rebond anélastique en proche paroi pour la vitesse et la température potentielle instantanée a été vérifiée. Sans celle-ci, les gradients, mais aussi les flux turbulents en proche paroi s’effondrent, en opposition avec la physique des écoulements pariétaux. Par ailleurs, une description cohérente avec le choix de modélisation sélectionnée a été dérivée grâce à l’obtention de solutions algébriques et à la résolution numérique du taux de dissipation d'énergie cinétique turbulente. Celle-ci permet de bien retrouver les solutions asymptotiques associées à la théorie de Monin--Obukhov et est cohérente avec les résultats de code_saturne dans le cas stable. Pour les cas instables, une étude sur le rôle de la diffusion d’énergie cinétique turbulente reste à réaliser. Finalement, l’effet de ce travail sur la dispersion de polluant a été vérifié en cas neutre grâce à des essais expérimentaux en canal plan, à la fois en l’absence et en présence d’un obstacle. Il est montré que les éléments ayant un poids majoritaire restent l’estimation des champs porteurs et le choix du modèle considéré. Par ailleurs, dans un cas thermiquement stratifié, l’influence sur la forme des panaches de la stabilité atmosphérique et de la modélisation des effets thermiques a été vérifiée grâce à une étude qualitative.

Lya Lugon présente ses travaux de thèse. Elle a été lauréate en 2022 du Prix de thèse Paris-Est Sup et du prix de thèse des Ponts.

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/mieux-evaluer-la-qualite-de-lair-dans-les-rues-de-paris/

Podcast - à la rencontre des doctorants - Lya Lugon 

Le chercheur du CEREA, Alban Farchi présente l'évolution récente sur la prévision météorologique par l'intelligence artificielle.

Bonne lecture !

https://ingenius.ecoledesponts.fr/articles/intelligence-artificielle-meteorologie/

Résumé

Les incendies de grande ampleur survenus en milieu urbain, tels que ceux de l'usine Lubrizol ou de la cathédrale Notre-Dame de Paris en 2019 en France, mettent en évidence la nécessité de développer des moyens d'évaluation des risques engendrés par les panaches de fumées pour la population et l'environnement. L'un des enjeux est de fournir rapidement aux autorités des informations sur les zones impactées par le panache et les niveaux de concentration de polluants auxquels les personnes ont pu être exposées.La modélisation de la dispersion atmosphérique est une méthode utilisée pour évaluer la propagation des concentrations de polluants dans l'atmosphère. En particulier, la simulation de la dispersion des substances toxiques issues d'un rejet ponctuel peut permettre d'orienter des stratégies de prélèvements. Pour les incendies, les caractéristiques de la source polluante peuvent être déterminées au moyen de corrélations qui dépendent des propriétés thermocinétiques du feu. Cependant, en cas de rejet accidentel, les émissions sont a priori inconnues et les simulations visant à analyser le comportement du panache de fumées sont alors réalisées avec des hypothèses et des incertitudes importantes.Si l’on dispose de mesures de concentrations dans l’atmosphère, il devient intéressant de mettre en œuvre une approche de modélisation inverse basée sur l'utilisation conjointe de ces mesures et d'un modèle de dispersion. Deux méthodes basées sur le cadre de la modélisation inverse bayésienne sont développées pour retrouver le terme source d'un incendie de grande ampleur par l'assimilation de mesures de concentration de polluants in-situ. Une méthode semi-bayésienne et une méthode bayésienne de type Monte Carlo par chaîne de Markov sont considérées pour la caractérisation du rejet.La source à retrouver est décrite par un taux d'émission variable dans le temps et une hauteur d'émission. Cette dernière, liée au phénomène d'élévation du panache, est un paramètre important pour évaluer l'impact de la pollution à proximité de l'incendie. Deux stratégies de paramétrisation des hauteurs d'émission sont développées. La première consiste à retrouver les taux de rejet pour toutes les hauteurs d'émission prédéfinies depuis la modélisation directe. La seconde est une proposition d'inversion qui consiste à inverser la hauteur d'émission pour obtenir une intensité de rejet associée. En outre, plusieurs ajustements des méthodes inverses sont proposées pour les rendre plus robustes, notamment avec la caractérisation des niveaux de pollution ambiants.Ces méthodes inverses sont appliquées dans le cadre d'une expérience de simulation d'un système d'observation ("OSSE") correspondant à l'incendie de la cathédrale Notre-Dame en 2019 et d'une étude de cas réel correspondant à l'incendie d'un grand entrepôt à Aubervilliers, près de Paris, en 2021.

Résumé

Les arbres apportent de nombreux services écosystémiques en ville, ils permettent de diminuer certaines conséquences de l’urbanisation comme l’îlot de chaleur urbain et le ruissellement de l’eau. Leur effet thermo-radiatif améliore le confort thermique. Les arbres peuvent également impacter la qualité de l’air en ville via différents processus. Le dépôt de polluants gazeux et particulaires sur les feuilles des arbres peut contribuer à la diminution des concentrations. Cependant, l’effet aérodynamique des arbres modifie l’écoulement dans les rues canyons et limite la dispersion des polluants émis dans la rue. Par ailleurs, les arbres émettent des composés organiques volatils biogéniques (COVb) qui peuvent participer à la formation d’O3 et d’aérosols organiques secondaires. Les émissions de COVb varient selon l’espèce d’arbre, et sont influencées par des facteurs climatiques (température, rayonnement) mais aussi par le statut hydrique des arbres. Cette thèse a pour objectif de quantifier les impacts de ces différents processus sur la qualité de l’air en ville. Des simulations numériques sont réalisées sur la ville de Paris pendant l’été 2022 avec la chaîne de modèles CHIMERE/MUNICH afin de quantifier l’impact des arbres sur les concentrations atmosphériques de polluants à l’échelle locale et régionale. Les concentrations simulées sont comparées à des mesures. Les arbres urbains ne sont généralement pas pris en compte dans les modèles de qualité l’air, aussi bien à l’échelle régionale qu’à l’échelle de la rue. Pour intégrer les émissions de COVb dans le modèle régional CHIMERE, un inventaire est réalisé à partir de la base de données des arbres de la ville de Paris. Une méthode est développée afin d’estimer les caractéristiques des arbres qui sont utilisées en données d’entrée des différents modèles (surface de feuille, biomasse sèche, taille de la couronne, etc.). En moyenne sur les mois de juin et juillet 2022 à Paris, les émissions biogéniques locales des arbres induisent une augmentation de 1,0% d’O3, 4,6% de PM1 organiques et 0,6% de PM2.5. Les émissions biogéniques des arbres urbains augmentent très fortement les concentrations d’isoprène et de monoterpènes. Par comparaison aux mesures, les concentrations de terpènes ont tendance à être sous-estimées, compte tenu des incertitudes liées aux facteurs d’émissions et à la part de végétation manquante dans l’inventaire. Les émissions de terpène de la végétation urbaine et suburbaine influencent fortement la formation de particules organiques, il est donc important de bien les caractériser dans les modèles de qualité de l’air. Les différents effets des arbres urbains sur la qualité de l’air à l’échelle de la rue sont ensuite ajoutés dans le modèle de réseau de rue MUNICH. L’effet aérodynamique des arbres dans les rues est paramétré à partir de simulations de mécanique des fluides. Il induit une augmentation des concentrations des composés émis dans la rue. Cette augmentation peut atteindre +37% pour le NO2 dans les rues avec une surface de feuilles importante et un trafic élevé. Le dépôt sur les feuilles des arbres est calculé à partir d’une approche résistive adaptée à l’échelle de l’arbre urbain dans la rue. Cependant, son impact sur les concentrations reste limité sur les gaz et particules étudiés (< -3%).Pour finir, un couplage entre les modèles TEB (modèle de surface urbaine), SPAC (modèle de continuum sol-plante-atmosphère) et MUNICH a été mis en place. Ce couplage permet de mieux représenter les impacts des hétérogénéités du micro-climat urbain et de l’effet thermo-radiatif des arbres sur les concentrations de gaz et de particules. L’effet de ce micro-climat et du stress hydrique des arbres sur les émissions de COVb est aussi pris en compte afin d’affiner le calcul des émissions.

Karine Sartelet a reçu une médaille de l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo, suite à sa conférence sur la "modélisation multi-échelle de la qualité de l'air dans les villes", et à plus de trois années de collaboration productive avec le laboratoire d'Ooka et Kikumoto.