Bases théoriques sur les phénomènes physiques
Acoustique environnementale - Effets micrométéorologiques sur la propagation acoustique

Le bruit constitue un problème sociétal majeur, dont l’impact sur la santé est avéré (atteinte aux facultés auditives, développement de problèmes cardiovasculaires, de stress, d’insomnies, etc.), en particulier en zones urbaines et péri-urbaines où les sources de bruit sont nombreuses et variées. Cet impact sanitaire présente un coût non négligeable pour la société, aujourd’hui quantifié et estimé à plus de 1 million de DALY (Disease Adjusted Life Year ou année de vie corrigée du facteur d’invalidité, AVCI) à partir de cinq cibles dont le sommeil, les ischémies cardiaques et les troubles de l’apprentissage (source : OMS, ouvrage « Burden of disease from environmental noise. Quantification of healthy life years lost in Europe », 2011, http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0008/136466/e94888.pdf).

En 2000, au travers d’une étude portant sur l’état de santé de la population, l’institut de sondage IPSOS a mis en évidence que le bruit était la nuisance la plus citée par les ménages français (30 % de la population interrogée), à égalité avec la pollution de l’air (29 % des sondés, source : IPSOS 2000, http://www.ipsos.fr/CanalIpsos/articles/539.asp). Une étude suivante de l’INSEE parue en octobre 2002 indique que, dans les agglomérations de plus de 50 000 habitants, les habitants placent le bruit devant l’insécurité quand il s’agit de hiérarchiser les problèmes locaux les plus préoccupants (source : INSEE 2002, http://www.insee.fr/fr/ffc/docs_ffc/IP885.pdf). Les opinions sur les problèmes environnementaux ont certes pu évoluer ces dernières années, mais le bruit n’en reste pas moins une des principales inquiétudes des Français résidant en zones urbaines, comme en témoigne les derniers sondages TNS-SOFRES (source 2010 : http://www.tns-sofres.com/_assets/files/2010.06.29-nuisances-sonores.pdf) et IPSOS (source 2014 : http://www.ifop.com/media/poll/2799-1-study_file.pdf), ainsi que l’édition 2014 du rapport sur l’environnement (source : ministère en charge de l’écologie et du développement durable, 2014, https://www.ecologie.gouv.fr). En milieu urbain, la circulation est très fréquemment citée comme source principale de bruit, que ce soit dans l’habitat individuel ou collectif. Son traitement représentait en 2007 une dépense publique évaluée à 788 millions d’euros (uniquement pour le bruit des transports : remplacement des silencieux des pots d’échappement, murs antibruit, recensement et résorption des points noirs « bruit ») et 833 millions d’euros pour les dépenses liées à l’isolation des bâtiments, soit un total d’environ 1,7 milliard d’euros (+ 6 % par an de 2000 à 2007).

Afin de faire face à ces enjeux et d’apporter des solutions aux problèmes identifiés, une législation nationale a été mise en place depuis plusieurs années afin de réglementer les nuisances sonores. La loi « bruit » n° 92-1444 du 31 décembre 1992 relative à la lutte contre le bruit incite ainsi à prévenir, à réduire et à limiter l’émission et la propagation de bruits susceptibles de nuire à la santé des riverains (source : http://www.ecologie.gouv.fr/IMG/pdf/Loi_bruit_MAJ.pdf). En matière de bruit des transports terrestres, l’article L.571-9 du code de l’environnement impose par exemple la prise en compte du bruit dans tout projet neuf ou de transformation significative d’infrastructures routières ou ferroviaires.

Au niveau européen, la directive 2002/49/CE sur l’évaluation et la gestion du bruit dans l’environnement insiste, d’une part, sur la nécessité d’informer les riverains sur les risques et les effets du bruit dans l’environnement et, d’autre part, sur l’adoption de plans d’action en matière de prévention et de réduction du bruit (source : UE, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32002L0049:FR:HTML). Cette directive impose notamment aux grandes agglomérations et aux gestionnaires des grandes infrastructures de transport (route et ferroviaire), de produire des cartes de bruit et tend également à harmoniser les méthodes de calcul et de mesure au sein de la Communauté européenne.

Cet article se focalise sur les effets du milieu (i.e. l’atmosphère en acoustique environnementale) sur la propagation acoustique. L’article [BR 102] présentera ensuite davantage les effets liés aux frontières (sol, obstacles, bâti, etc.), l’ensemble de ces phénomènes étant évidemment interdépendants. La section 1 permet de fournir au lecteur – pas forcément acousticien – les bases théoriques, sans prétendre à l’exhaustivité mais simplement de manière à pouvoir ensuite appréhender les travaux afférents, qu’ils soient numériques (section 2) ou expérimentaux (section 3). Pour plus de détails sur les phénomènes physiques et les lois mathématiques abordés dans les prochaines sections, le lecteur pourra se référer aux ouvrages de référence et aux références bibliographiques dont une liste est proposée en fin de document (Pour en savoir plus).