Simulation expérimentale et modélisation de la production d'aérosol minéral par érosion éolienne

par Stéphane Alfaro

Thèse de doctorat en Planète Terre. Enveloppes superficielles

Sous la direction de Pierre de Félice.


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de proposer une parametrisation, applicable a grande echelle, du processus de sandblasting qui conduit a la liberation d'aerosol mineral depuis les sols arides lorsque ceux-ci sont mobilises par l'action du vent. Elle doit permettre de calculer les flux massiques et les distribution granulometriques des aerosols mineraux emis depuis un sol donne dans des conditions aerodynamiques connues. Ces grandeurs sont indispensables a la modelisation du transport des aerosols mineraux a l'echelle globale et a la quantification de leur impact climatique. Notre strategie consiste a simuler la production d'aerosol en soufflerie ou les parametres aerodynamiques et pedologiques peuvent etre parfaitement maitrises. Il apparait que pour tous les sols utilises, l'aerosol peut etre considere comme un melange de trois populations de particules a distributions lognormales dont les parametres sont fixes. Seules les proportions du melange dependent de la vitesse de friction de l'ecoulement. Une theorie reposant sur un schema de partition de l'energie cinetique individuelle des agregats entre les energies de cohesion des trois populations constituant l'aerosol est alors proposee. Le modele qui en decoule permet de rendre compte de toutes les observations experimentales effectuees en soufflerie. Il permet non seulement de prevoir l'evolution de la distribution granulometrique des aerosols, mais aussi celle de l'efficacite du sandblasting (definie comme le rapport du flux vertical d'aerosol au flux horizontal de saltation qui lui a donne naissance) en fonction 1- des caracteristiques granulometriques des sols, et 2- de la vitesse de friction de l'ecoulement. Les resultats de ces previsions sont en bon accord, qualitatif et quantitatif, avec la grande majorite des resultats de terrain publies a ce jour. Finalement, en quantifiant l'intensite des emissions d'aerosols mineraux et en precisant leur distribution granulometrique, le modele ameliore le module source utilise dans les simulations du cycle des aerosols desertiques. Cela devrait autoriser une meilleure representation de leur transport, une quantification plus precise de leurs effets radiatifs et, par voie de consequence, une meilleure prise en compte des interactions entre les emissions d'aerosols mineraux et le climat.

  • Titre traduit

    Mineral aerosol production by wind erosion : experimental simulation and modeling


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Informations

  • Détails : 1 vol. (176 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 157-164

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