Contribution à l'étude de la modélisation physico-chimique de la basse atmosphère : cas de l'ozone et des hydrocarbures biogéniques

par Jean-Marc Lacome

Thèse de doctorat en Phys. et chimie de l'environnement & Modélisation physico-chimique de basse atmosphère

Sous la direction de A. LOPEZ.

Soutenue en 1994

à Toulouse 3 .

mots clés

• Ozone atmosphérique
• Hydrocarbures -- Aspect environnemental
• Biosphère
• Chimie de l'atmosphère
• Physique de l'atmosphère
• Relations plante-atmosphère
• Climat tropical

Résumé

Le travail propose consiste a etudier par simulation numerique l'influence des emissions d'hydrocarbures naturels emis par la vegetation sur le cycle formation-destruction de l'ozone dans la couche limite atmospherique. Il a ete realise a l'aide d'un modele lagrangien de physico-chimie en phase gazeuse regroupant les cycles reactionnels des no#x, ch#4, co, hydrocarbures legers (alcanes, alcenes) et hydrocarbures biogeniques (isoprene). Dans une premiere partie le modele a ete adapte a l'experience decafe, qui s'est deroulee en afrique equatoriale, afin d'expliquer l'origine des fortes teneurs en ozone (65 ppb) observees dans la couche d'harmattan au dessus de la couche de mousson. Les resultats obtenus montrent que ces teneurs elevees sont essentiellement liees aux emissions d'hydrocarbures et de no#x en zone de savane resultant de la combustion de biomasse. En effet 77% de l'ozone de la foret dans la couche d'harmattan provient de ces combustions et 23% resulte de l'activite chimique liee aux hydrocarbures specifiques emis par la foret. Dans une deuxieme etape le modele a ete utilise pour interpreter les profils d'ozone et de no#x a l'interieur d'un couvert vegetal. A partir d'un profil de coefficient de diffusion et d'une parametrisation des differentes resistances de surface on met en evidence le role des differentes strates de vegetation sur le depot. Les resultats obtenus compares a l'experience sont satisfaisants au niveau de l'ozone et du no, en revanche les emissions biogeniques de no ne peuvent expliquer les concentrations elevees de no#2, qui peuvent provenir de phenomenes convectifs ou advectifs a partir des combustions de biomasse des zones de savane avoisinantes. Dans une troisieme partie est presentee une etude de sensibilite sur les constantes de vitesse du module chimique afin de preciser les influences des differents degres de reduction de ce module sur l'evolution de l'ozone. Cette etude est necessaire pour l'introduction ulterieure de ce module dans un modele mesoechelle n'admettant qu'un nombre limite de reactions

Titre traduit

Contribution to the modeling of physico-chemical mechanisms in the lower atmosphere: case of ozone and terpenic hydrocarbons

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