Development of an integrated transport and emissions model and applications for population exposure and environmental justice

Road transport has a tremendous impact on local urban regions as well as global planetary health. This impact is especially great given the large quantities of greenhouse gases and local air pollutants released across the world, quantities that continue to increase. For metropolitan regions, reductions in traffic-related air pollution are paramount. Which baseline is used and which strategies should be implemented are both vital questions in this regard. Integrated transport and emissions models are important tools that aid metropolitan planners in answering those questions. A regional traffic assignment model has been connected to a detailed emission processor for the Montreal metropolitan region. The road transport model contains details on all private driving trips across a standard 24-hr workday, including congested link speeds and stochastic path distributions. Meanwhile, the emissions processor incorporates local vehicle registry data and Montreal-specific ambient conditions in the estimation of both running and start emissions. Outputs include hourly link-level and trip-level emissions for greenhouse gases, hydrocarbons, and nitrogen oxides. Three research studies were then explored that were anchored by the integrated transport and emissions model. The first involved testing model sensitivity to variations in input data and randomness. The second study was aimed at understanding the land-use and socioeconomic determinants of traffic-related air pollution generation and exposure. The third study encompassed an equity analysis of social disadvantage, traffic-related air pollution generation and exposure. Major findings include evidence that: start emissions and accurate vehicle registry data have the biggest impact on accurate regional emission inventories; neighbourhoods closer to downtown tend to be low emitters while having high exposures to traffic-related air pollution, while the opposite is true for neighbourhoods in the suburbs and periphery of the region; and marginalized neighbourhoods with high social disadvantage tend to have the highest exposure levels in the region, while at the same time generating some of the lowest quantities of traffic-related air pollution. These findings support the claim that traffic is creating environmental justice issues at the metropolitan level.L'impact des systèmes de transports sur les régions urbaines et la santé planétaire est immense. Cet impact est notamment important parce-que les quantités de gaz à effet de serre et les polluants atmosphériques continuent à augmenter autour du monde. Pour les régions métropolitaines, les réductions de la pollution de l'air liée à la circulation sont essentielles. Cependant, quel point de référence est appliqué, et quelles stratégies devraient être mises en œuvre, sont deux questions vitales à cet égard. Une simulation intégrée du transport et des émissions est un outil important qui aide les planificateurs à répondre à ces questions. Une simulation de la circulation régionale a été liée à un simulateur des émissions détaillées pour la région métropolitaine de Montréal. La simulation de la circulation contient des détails sur tous les déplacements ‘auto conducteur' pour chaque heure d'une journée normale de travail, incluant la vitesse de circulation encombrée, et distributions des trajets stochastiques. Aussi, le simulateur des émissions incorpore des données sur les types de véhicules et les conditions ambiantes locales dans l'estimation des émissions de conduite et d'ignition. Les données produisent sont des quantités d'émissions horaires au niveau des routes et des déplacements pour les gaz a effet de serre, les hydrocarbures, et les oxydes d'azote. Trois études de recherche ont été basées sur les résultats de la simulation intégrée de la circulation et des émissions. La première examine la sensibilité de la simulation aux variations dans les données. La deuxième évalue si l'utilisation du sol ou les caractéristiques socio-économiques sont les déterminants de production ou d'exposition à la pollution de l'air liée à la circulation. La troisième inclue une analyse du désavantage social et de la production et de l'exposition à la pollution de l'air liée à la circulation. On observe que les émissions à l'ignition et les données d'immatriculation des véhicules ont le plus grand impact sur les inventaires des émissions régionales. En terme d'exposition à la pollution de l'air, les quartiers les plus proches du centre-ville ont tendance à produire le moins d'émissions tandis qu'ils ont les niveaux d'exposition les plus élevés dans la région, alors que l'inverse est vrai pour les quartiers de banlieue et à la périphérie. Les quartiers caractérisés par un index de désavantage social élevé ont les niveaux d'exposition les plus élevés et en même temps produisent de faibles taux d'émissions. Ces résultats appuient l'hypothèse que la circulation contribue aux problèmes de justice environnementale à l'échelle métropolitaine