Simulations détaillées de la qualité de l’air pour aider les villes à résoudre un problème complexe

Janya Kelly

Spécialiste des changements climatiques et de la qualité de l’air

Anthony Ciccone

Associé principal et vice-président, Infrastructure et énergie, Amérique du Nord

De nombreuses villes dans le monde préparent l’avenir en faisant appel à la haute technologie, au savoir et à la créativité. Elles le font pour s’assurer que leur environnement est sûr pour vivre, travailler et se divertir.

Quels sont les obstacles? Dans certains cas, ils découlent d’une mauvaise planification urbaine et des choix des générations précédentes en matière de transport. Ces éléments entrainent parfois une mauvaise qualité de l’air, laquelle a une incidence sur la santé des résidents de la ville et peut faire augmenter les coûts des soins de santé ou encore avoir un effet sur le dynamisme et la connectivité de la communauté. La mauvaise réputation d’une ville sur le plan de la qualité de l’air peut aussi faire en sorte qu’il soit plus difficile pour les entreprises d’attirer la main-d’œuvre qu’elles veulent.

Pour surmonter ces obstacles, il faut disposer de données fiables, complètes et détaillées à l’égard des divers éléments qui influent sur la qualité de l’air. Les données recueillies peuvent aider les planificateurs à comprendre les sources de pollution, telles que les couloirs de transport, y incluant les emprises ferroviaires, les autoroutes, les ports et les aéroports.

Les planificateurs peuvent ainsi identifier les points chauds et les activités qui contribuent le plus aux problèmes de qualité de l’air et déterminer quelles sont les sources les plus importantes. Ils peuvent aussi distinguer les sources de pollution qui relèvent de leur compétence de la pollution qui vient d’ailleurs.

Des données fiables aident les autorités municipales à élaborer une réglementation sur les émissions atmosphériques qui permet l’atteinte d’un équilibre entre la réduction des menaces pour la santé et la possibilité pour les entreprises de croître et de prospérer. Les planificateurs peuvent orienter le développement urbain de façon à ce que les sources de pollution soient une moins grande menace pour les résidents et les récepteurs sensibles et ils peuvent accumuler des données leur permettant d’élaborer des politiques fondées sur des études scientifiques solides, qui permettent la croissance future.

Jusqu’à récemment, il n’y avait tout simplement pas d’information détaillée et précise. Les points de données mesurant la qualité de l’air étaient trop peu nombreux pour dresser un portrait fiable de la situation permettant de cerner les sources de pollution. Les modèles informatiques ne permettaient pas de gérer des aspects complexes tels que l’influence de la topographie et des plans d’eau, et les ordinateurs peinaient à traiter de grands ensembles de données.

Nous avons été témoins, dernièrement, d’améliorations marquées dans ces trois domaines et qui ont créé de nouvelles possibilités très intéressantes.

Prenons par exemple la ville de Hamilton, à l’extrémité ouest du lac Ontario (Canada). Longtemps connue comme étant la « ville de l’acier » en raison de ses énormes aciéries et des infrastructures industrielles connexes, Hamilton a vu son industrie sidérurgique se métamorphoser pour devenir un secteur de haute technologie, ce qui s’est accompagné d’une réduction spectaculaire de l’empreinte environnementale au fil des ans.

La ville et l’industrie se tournant la haute technologie pour l’avenir, des pressions constantes s’exercent à l’égard de l’amélioration de la qualité de l’air. La vision de Hamilton est d’être le meilleur endroit pour élever des enfants et bien vieillir, et cette vision est appuyée par des priorités continuellement axées sur la recherche de possibilités durables de créer une communauté saine, sûre et prospère. Mais quels sont les facteurs ayant une incidence sur la qualité de l’air?

La Ville de Hamilton a fait appel à Golder pour l’aider à résoudre le problème complexe de la qualité de l’air en élaborant un système de modélisation du bassin atmosphérique de Hamilton. L’outil de modélisation tenait compte non seulement des sources locales de pollution mais aussi de celles situées à l’extérieur des limites de la ville. L’un des aspects novateurs de l’étude était la capacité d’inclure les propriétés chimiques dans la modélisation du mouvement des polluants, c’est-à-dire les interactions entre ces derniers. Ces interactions, habituellement complexes, sont la clé permettant de comprendre comment les concentrations de polluants augmentent et changent au fil du temps.

La tâche était particulièrement difficile en raison du fait que Hamilton se trouve sur le bord du lac Ontario, ce qui se traduit par un « effet de lac » causant des impacts localisés et complexes sur les conditions météos. Une grande partie de la population vit entre le lac et l’escarpement du Niagara, crête s’élevant à quelque 100 mètres (330 pieds) au-dessus de la partie principale de la ville. Ces deux facteurs rendent l’écoulement de l’air dans Hamilton et autour de la ville particulièrement difficile à modéliser.

Un autre facteur contribuant à la complexité de la tâche tenait au fait que Hamilton est située au cœur de l’Amérique du Nord industrielle, et Golder s’attendait à ce qu’au moins une partie de la pollution provienne de l’extérieur de la région, y compris des États-Unis, qui se trouvent à proximité.

Golder a analysé une vaste gamme de sources, dont les secteurs industriel, commercial/résidentiel, agricole et des transports, à l’échelle locale et régionale, relativement à une gamme de composés, dont les oxydes d’azote, le dioxyde de soufre, l’ozone, le benzène et le benzo(a)pyrène (composé produit par la combustion incomplète de matières organiques). Golder a également examiné les particules P10 (particules de moins de 10 microns) et les particules P2,5, plus fines.

Golder a comparé les données du système de modélisation du bassin atmosphérique de Hamilton aux conditions météorologiques et de qualité de l’air réelles mesurées à Hamilton dans le cadre d’essais objectifs. Nous avons constaté que le modèle donnait des résultats prudents et fiables, d’un degré de confiance élevé.

L’une des constatations, qui pourrait surprendre les résidents de Hamilton, est que les activités industrielles locales contribuent pour moins de 20 % à la réduction de la qualité de l’air en ce qui a trait à la plupart des polluants examinés dans la simulation. L’étude a révélé que la majeure partie de la pollution atmosphérique affectant Hamilton vient de l’extérieur de la ville, notamment des États-Unis. Il sera donc important d’obtenir l’appui des ordres de gouvernement supérieurs pour améliorer la qualité de l’air à Hamilton. De plus, les transports (voitures, camions, avions et trains) comptent pour environ 75 % des sources de pollution locales, constat qui offre à la Ville l’occasion de prendre des mesures concrètes, par exemple modifier les itinéraires des camions.

L’une des utilisations les plus importantes du système de modélisation du bassin atmosphérique de Hamilton est la mise à l’essai de scénarios hypothétiques. Par exemple, si un changement était apporté à un itinéraire de camions ou à un règlement municipal, quel serait l’impact sur la qualité de l’air? Cette mise à l’essai permet d’assurer que les politiques et la planification sont fondées sur des données scientifiques vérifiables et transparentes, afin d’accroître l’acceptation et la conformité.

Un élément clé du succès du projet tient au fait que celui-ci était de nature coopérative, étant financé et dirigé non seulement par le conseil municipal, mais aussi par des représentants de l’industrie, par l’intermédiaire de la Hamilton Industrial Environmental Association. D’autres intervenants ont contribué au projet, comme les organismes de réglementation et les groupes environnementaux. Ce genre de participation permet d’obtenir l’adhésion aux résultats ainsi qu’aux mesures prises fondées sur les conclusions de l’étude.

La prochaine étape consiste à utiliser le modèle pour planifier la réglementation et les dépenses de programmes de la Ville afin d’améliorer la qualité de vie et la santé des résidents de Hamilton.

Janya Kelly

Spécialiste des changements climatiques et de la qualité de l’air

Anthony Ciccone

Associé principal et vice-président, Infrastructure et énergie, Amérique du Nord

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