Le modèle d'évaluation des émissions polluantes et des gaz à effet de serre vise à quantifier les émissions associées à la circulation routière des autos, camions et camions lourds. Il repose sur le progiciel MOBILE6 qu'on emploie afin de dériver des taux d'émissions qui sont ensuite appliqués, en traitement ultérieur, aux résultats des simulations routières produites pour chacun des modèles régionaux avec EMME.
A quoi sert ce modèle?
Le Ministère utilise ce modèle pour décrire l'état de la situation à l'année de référence (sur la base des enquêtes O-D) ou aux horizons de projection quant à l'émission de :
particules de matière selon le diamètre en µm (PM);
gaz toxiques (plomb, butadiène, 1,3 benzène, formaldéhyde, etc.);
gaz carbonique (CO2).
Le modèle permet de tracer un bilan des émissions polluantes produites par les véhicules sur le réseau routier et de prévoir l'évolution de ce bilan dans le futur en fonction de l'évolution du parc routier et de la croissance de la demande, tout en prenant en considération les variations de vitesse associées à la mise en service de nouvelles infrastructures ou à la croissance de la congestion sur le réseau.
Exemples d'utilisation
Quelle quantité de CO2 est produite quotidiennement par les véhicules sur le réseau routier?
Comment les émissions de polluants varient-elles en fonction de la saison ou de la période de la journée?
Y aura-t-il augmentation ou diminution des émissions de chacun des polluants dans le futur?
Comment l'ajout d'une nouvelle capacité routière dans un corridor se traduira-t-il sur le plan du bilan régional des émissions routières?
Le graphique suivant montre l’évolution anticipée des principales émissions polluantes et des gaz à effet de serre entre 2003 et 2026 dans la grande région de Montréal. Les résultats, tirés du progiciel Mobile, sont compilés pour une période de 24 heures et représentent un jour ouvrable typique d’automne.
Comment calcule-t-on ces émissions et ces GES?
L'estimation des émissions polluantes se fait en deux temps. On calcule d'abord des taux de base moyens à l'aide du progiciel MOBILE, que l'on applique ensuite aux données de circulation routière obtenues par simulation. Il est ainsi possible de connaître les émissions polluantes et les GES sur chacun des liens du réseau routier à l'étude.
Le calcul des taux moyens repose sur les données initiales suivantes : les conditions climatiques, les caractéristiques des véhicules pour la situation de référence et des tables de consommation moyenne de carburant par type de véhicule et année de modèle du véhicule. Sont recueillies auprès de stations météorologiques de la région à l'étude : la température, la couverture nuageuse, les heures d'ensoleillement et la période d'intensité solaire maximale. Les caractéristiques du parc de véhicules sont tirées des statistiques d'immatriculation de la Société de l'assurance automobile du Québec (SAAQ) et de l'enquête O-D de référence (déplacements, origine, destination, vitesses, etc.).
Cette première figure présente l’évolution du taux d'émission de CO au démarrage d’un véhicule selon l'heure de la journée entre 2003 et 2026.
Cette deuxième figure présente l’évolution du taux d'émission de CO des véhicules selon leur vitesse et l'horizon entre 2003 et 2026.
Avec ces données, on peut, à l'aide du progiciel MOBILE, déterminer de façon désagrégée des taux annuels d'émissions pour chaque type de polluant. MOBILE considère le type de route (autoroutes ou artères urbaines), l'heure de la journée, l'année étudiée, la vitesse moyenne des véhicules et le type de véhicule. À partir des 28 catégories de véhicules pris en considération par MOBILE, on estime des taux d'émissions composites pour chacun des trois types de véhicules traités dans les modèles de transport urbains du Ministère, soit l'auto, le camion porteur et le camion lourd. Les figures qui suivent illustrent deux exemples de courbes d'émissions montrant l'évolution dans le temps des taux d'émissions de monoxyde de carbone, soit au moment du démarrage de l'auto ou en fonction de sa vitesse lorsqu'elle est en mouvement. Notons que le type de catalyseur joue aussi un rôle dans la production de ces gaz et qu'il est pris en considération dans les calculs.
Les gaz à effet de serre (GES) se composent de gaz carbonique (CO2), de méthane (CH4) et de protoxyde d'azote (N2O). On estime toujours les émissions de GES en termes d'équivalent CO2 en fonction de leur potentiel de réchauffement planétaire, sachant que 1 gramme de CH4 équivaut approximativement à 21 grammes de CO2 et que 1 gramme de N2O équivaut approximativement à 310 grammes de CO2.
Une fois constituée cette base de données de taux d'émission de polluants et de gaz à effet de serre, ceux-ci sont appliqués de façon fine aux résultats d'affectation obtenus à l'aide du progiciel EMME sur chacun des liens routiers pour chaque type de véhicule, pour une période spécifique de la journée d'un horizon donné.
Quels sont les résultats?
Ce modèle est maintenant fonctionnel pour les régions de Montréal, Québec et Sherbrooke. En plus de permettre la cartographie des émissions polluantes en termes absolus, il permet de visualiser rapidement les impacts d'un scénario spécifique de projet routier relativement à la variation par rapport à la situation de référence. La figure montre l'effet de canalisation associé à un corridor majeur qui permet de soulager le réseau artériel, et donc son milieu environnant, d'une quantité significative d'émissions polluantes.
À titre d’exemple, la carte suivante montre les variations de concentration des émissions de CO liées à la modernisation du boulevard Notre-Dame, dans la région de Montréal.
Un vaste champ de recherche
Il est important de réaliser que l'examen des émissions à la source ne constitue qu'une étape vers l'analyse des impacts environnementaux associés aux polluants. Ces informations doivent ensuite alimenter des modèles plus spécialisés analysant la dispersion atmosphérique des polluants et leur concentration sur le territoire en fonction du temps, et en particulier la recherche d'épisodes critiques ou d'épisodes de dépassement des normes. De tels modèles nécessitent l'analyse intégrée des polluants provenant de toutes sources (résidentielles, industrielles, anthropiques, etc.) lesquels interagissent entre eux et subissent des réactions physico-chimiques et photochimiques. Une analyse complète requiert aussi la mesure du degré d'exposition réelle des populations et finalement l'estimation des incidences sur la santé.
Les modèles de dispersion et d'exposition à grande échelle exigent donc énormément de données et des calculs complexes et intensifs. L'état de l'art ne nous permet pas encore de disposer d'un tel outil pour nos grandes régions urbaines, même si plusieurs organismes de recherche et agences gouvernementales y travaillent.
