Les situations climatiques et météorologiques régient la concentration de la pollution aux particules fines. La vitesse du vent, la direction du vent, ainsi que les inversions de températures sont les composantes les plus importantes. Bien évidemment nous avons l’orographie, la morphologie de l’agglomération qui joue un rôle majeur mais sur des zones plus locales (on parle à l’échelle d’une rue par exemple). D’où pourquoi Pollutrack apporte un très grand intérêt aux prévisions météorologiques afin de mieux prévoir les périodes de pollutions.

Episodes anticycloniques et dépressionnaires

Nous savons que les périodes anticycloniques hivernales provoquent des inversions de température et favorisent les périodes de pollution. Les polluants, particules fines provenant des industries, chauffages et de la circulation, restent coincés en surface au niveau du sol. Il faut donc attendre un affaiblissement, un décalage de ces hautes pressions et le retour d’un temps plus perturbé (plus venteux) pour retrouver un niveau de pollution plus bas. Les précipitations lessiveront la masse d’air en surface ce qui permettra une nette baisse de la pollution de manière très rapide en quelques heures. La direction du vent a un impact plus local et parfois plus global en fonction de la position des centres d’actions (anticyclone et dépression) nous pouvons avoir de la pollution provenant de sources lointaines (plusieurs centaines de kilomètres).

Inversion de température ?

L’inversion de température se produit dans des conditions météorologiques bien particulières. Il faut savoir également qu’il existe plusieurs types d’inversion de température. Nous avons par exemple tout au long de l’année des inversions de température au petit matin qui est beaucoup moins significative en été qu’en hiver en raison du rayonnement solaire. Ce type d’inversion est nommé  "inversion nocturne" . C’est pour cela que l’ont dans des conditions calmes un pic de pollution au petit matin. Il est proche de 6h le matin en été et 9h en hiver. Le sol se refroidit plus rapidement par rayonnement.

Les conditions favorables pour avoir une inversion de température sont :

• La durée de la nuit (plus de perte de chaleur en surface),
• Ciel dégagé,
• Air sec en surface / ou formation de brouillard en fin de nuit,
• Peu ou absence de flux d’air (pas de mélange),
  • Surface enneigée résulte d’une perte maximale de chaleur (accentuation du rayonnement nocturne) baisse de la température plus importante.

Une deuxième inversion de température plus connue des météorologues sous le nom "d’inversion de subsidence" est très différente de l’inversion nocturne. Nous avons un puissant anticyclone d’hiver portant un air d'origine subtropicale avec une relative douceur en altitude. Bien évidemment nous devons avoir en parallèle une absence de vent en surface mais également aucun mouvement horizontal pour voir se former l’inversion de température.

Ce refroidissement peut mener à la formation de nuages bas ou brouillard si le point de rosé est atteint. Les nuages bas et brouillards, parfois givrants si la température est inférieure à 0°C, maintiennent l’inversion de température (effet cloche). En montagne cela est différent car c’est le relief qui agit comme une barrière qui protège les vallées des éventuelles turbulences en altitude.

Les paramètres qui peuvent mettre fin à l’inversion de température sont un décalage de l’anticyclone (affaiblissement) avec la levée d’un flux en surface provoquant un brassage de l’air et dissipant les éventuels brouillards ou nuages bas. L’arrivée d’un front peut également provoquer un brassage de l’air en altitude puis en surface mettant fin à l’inversion de température.

D’autres types d’inversion existent comme "l’inversion frontale", "l’inversion d’advection", ainsi que "l’inversion dû au relief".

En plus de la pollution qui est piégée sous cette "cloche" combinée à l’humidité nous avons la formation d’un "smog" provoquant d’importants dégâts sur la santé. Nous avons à titre d’exemple le smog du 5 décembre 1952 à Londres qui tua 12 000  personnes.

Schéma explicatif de l’inversion de la température
(inversion de subsidence)
  (Schémas par Surcin Jérémy, Pollutrack)

Explication plus technique avec deux exemples,
celui du 16 septembre 2012 et celui du 18 janvier 2022
  (photographie de François BOUCHON/Le Figaro)

Situation météorologique du 16 septembre 201

(Carte de la situation météorologique sur l’Europe le 16 septembre 2012 à 0h, par metoffice)

Nous avons deux inversions de température. La première au plus proche su sol est l’inversion nocturne le sol se refroidit plus vite et forme une couche d’air froid. Ici nous avons 14°C au sol et 17°C à 300-350 m. L’air y est humide et saturé au sol. C’est cette inversion de température qui est responsable des périodes ou pics de pollution. Elle agit comme un bouclier qui piège toutes les particules au sol. Cette couche limite varie en fonction de la saison.

La deuxième inversion est due à la situation météorologique de 16 septembre. La masse d’air se refroidit en montant et se réchauffe. On passe de 15°C à 1500m à 17°C à 1450 m (850hPa). L’air est très sec. Signature d’une subsidence compression adiabatique (situation anticyclonique). On retrouve bien cette température sur la carte Géopot 850hPa ci-dessus.

(Carte géopotentiel ainsi que de la température à 850 hPa (1450 m))

À midi l’inversion diurne a disparue les sols sont chauffés par le soleil. L’air est de nouveau sec au sol avec peu de vent, donc une pollution toujours présente.

Nous avons toujours notre inversion de température à 850 hpa avec un air très sec. On retrouve donc notre situation anticyclonique.

Situation météorologique du 18 janvier 2022

(Carte de la situation météorologique sur l’Europe le 18 janvier 2022 à 0h, par wetterzentrale)

Une situation très fortement anticyclonique avec une pression de 1040 hPa. Aucun vent en surface avec de nombreux brouillards (image satellite ci-après). Apport d’un air doux subtropical en altitude avec une température, supérieur à 850 hPa et beaucoup plus basse au sol.