Couplage d'un schéma de nucléation nuageuse avec un modèle complexe d'aérosols : étude physico-chimique et validation expérimentale

par Carole Bedos

Thèse de doctorat en Physicochimie de l'atmosphère

Sous la direction de Robert Rosset.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le role des particules atmospheriques dans le bilan radiatif de la terre, dans les cycles biogeochimiques ou dans la formation des gouttelettes nuageuses a fait l'objet de nombreux travaux, du point de vue experimental comme numerique. Toutefois en modelisation, ont ete avancees le plus souvent des hypotheses simplificatrices quant a la composition chimique simplifiee de ces particules, avec une a deux especes seulement et a une distribution dimensionnelle analytique type (distributions log-normales, de junge, etc). L'originalite de ce travail repose sur le couplage, apres adaptation, d'un schema d'activation des gouttelettes nuageuses a un modele d'aerosols representant de maniere realiste la nature chimique et la granulometrie spectrale des particules atmospheriques. Ces dernieres constituent un melange interne entre especes primaires, sulfates, nitrates, ammonium, eau et chlorure de sodium. Apres les rappels de thermodynamique indispensables a la comprehension du transfert de matiere entre les gaz et les particules atmospheriques (processus physico-chimique essentiels dans l'evolution d'une population d'aerosols), des tests preliminaires de simulation avec le module d'aerosols ont tout d'abord permis de retrouver l'essentiel du comportement de l'evolution d'une particule, notamment sa croissance en fonction de l'humidite relative ambiante. L'aspect irreversible des processus de coagulation et/ou condensation d'especes non volatiles a permis de mettre en evidence un effet de memoire des aerosols. Les resultats obtenus apres couplage du modele d'aerosols avec le schema d'activation, dans le cas de l'ascendance d'une particule d'air, a permis de souligner toute l'importance de recourir a une description detaillee de la composition chimique de la particule determinant largement son hygroscopicite et par suite sa capacite a nucleer des gouttelettes nuageuses. A l'aide du modele d'aerosols, le parametre hygroscopique caracteristique associe a la composition chimique de l'aerosol et necessaire pour l'etude de son activation a pu etre calcule dans le cas d'un melange de sels et compare favorablement aux donnees experimentales. Avec une finalite geochimique, un nouveau modele d'aerosols a ete developpe pour une population de particules a l'equilibre, puis applique a l'etude des embruns marins dans la couche limite, avant d'etre confronte a des donnees experimentales recentes (campagne astex/mage, 1992). C'est ainsi que l'etude du processus d'oxydation du so#2 dissous dans les embruns marins a pu etre abordee. Cette etude a permis de souligner une fois encore toute l'importance de la prise en compte realiste de la composition chimique des particules et de son evolution. De plus, dans cette application du modele d'aerosols avec les donnees experimentales, est apparue clairement la necessite d'une demarche conjointe entre experimentateurs et modelisateurs

  • Titre traduit

    Coupling of a cloud nucleation scheme with a comprehensive aerosol model : physico-chemical study and experimental validation


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  • Détails : 1 vol. ([3] f.-173 p.)
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996TOU30316
  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TFE BEDOS C.
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