Refining an inverse dispersion method to quantify gas sources on rolling terrain.

Hu, N., Flesch, T.K., Wilson, J.D., Baron, V.S., et Basarab, J.A. (2016). « Refining an inverse dispersion method to quantify gas sources on rolling terrain. », Agricultural and Forest Meteorology, 225, p. 1-7. doi : 10.1016/j.agrformet.2016.05.007  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Dans cet article, nous présentons une expérience sur la dispersion de gaz sous forme de trace depuis plusieurs sources ponctuelles, observée à l’aide de détecteurs de gaz par laser, au-dessus d’un terrain légèrement vallonné. Cette expérience visait à déterminer à quel point on pouvait estimer les taux d’émission par « dispersion inverse » (ID), à l’aide d’un modèle stochastique lagrangien de transport éolien (WindTrax) qui n’est (strictement) adéquat que pour les vents horizontaux homogènes. Les moyennes des vitesses des vents mesurés à une hauteur fixe au-dessus du sol révèlent une variation spatiale de l’ordre de ± 10 % au-dessus du site. Toutefois, les résultats de l’estimation de l’intensité des sources Q obtenue par inversion du champ de concentration suggèrent que l’on peut compenser adéquatement les effets indésirables du terrain en représentant les trajectoires de la lumière servant à la détection comme des courbes approximant leur véritable hauteur depuis le sol. Dans ce traitement, la moyenne et l’écart type du rapport QIDM /Q des intensités estimées sur les intensités vraies, pour un ensemble de 96 intervalles de 15 min., étaient respectivement〈QIDM /Q〉= 1,04 et σQ|Q = 0,15. Peu de différences ont été observées entre les résultats avec des stratifications instables et stables. Nous avons aussi utilisé les mesures pour étudier l’influence (sur la précision de l’intensité estimée de la source) des paramètres discrétionnaires de la procédure de dispersion inverse : les critères de qualité des données; du placement optimal de détecteurs par rapport à la source; et l’effet d’autres représentations spatiales de la source, supposant que l’on ne dispose que d’informations partielles à cet égard. Puisque les sources sont toujours proches du détecteur sous le vent, la qualité des inversions était moins sensible aux extrêmes de stratification que ce qui avait été trouvé lors d’autres essais. Les inversions qui traitaient les sources effectivement ponctuelles comme une source agrégative étendue se sont avérées acceptables, à la condition qu’elles soient placées à la hauteur (ou proche de la hauteur) des (vraies) sources ponctuelles. Une distribution idéalisée de sources ponctuelles élevées peut aussi être satisfaisante, mais de mauvaises inversions peuvent résulter si le placement des sources symboliques était systématiquement erroné dans la direction transverse par rapport aux sources réelles.

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