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Soutenance

Bouthaina Khalfallah (LISA)

Titre : La distribution en taille des particules fines dans le cycle des poussières désertiques

Date et heure : Le 11-03-2021 à 14h00

Type : thèse

Université qui délivre le diplôme : Université Paris Est

Lieu : En ligne
Membres du jury :

M. Charles BIELDERS (Rapporteur)

Mme. Isabelle CHIAPELLO (Rapporteur)

Mme. Cyrielle DENJEAN (Examinatrice)

M. Laurent MENUT (Examinateur)

M. Michel ATTOUI (Invité)

M. Stéphane ALFARO (Directeur de thèse)

Mme. Christel BOUET (Co-encadrante)

Résumé :

Les aérosols d’origine désertique sont une composante majeure du système climatique. Ces aérosols sont émis depuis les régions arides et semi-arides de la planète par érosion éolienne de la surface du sol et jouent un rôle significatif sur l’environnement depuis leur zone d’émission jusqu’en zone de retombée. A l’heure actuelle, leur rôle dans le bilan radiatif terrestre reste indéterminé du fait de la diversité de leurs propriétés physiques et chimiques résultant de la diversité de leurs origines. 


Afin de prédire l’impact de ces aérosols sur le système climatique, il convient donc non seulement d’en quantifier les émissions, mais également de caractériser leurs propriétés physico-chimiques. Parmi celles-ci, la granulométrie (ou distribution en taille) est un élément fondamental pour caractériser le temps de résidence de l’aérosol dans l’atmosphère (plus les particules émises seront fines, plus elles pourront être transportées sur de longues distances et inversement) et les interactions de cet aérosol avec l’environnement.


C’est pourquoi ce travail de thèse a pour principal objectif de documenter la concentration résolue en taille de l’aérosol désertique tout au long de son cycle afin de réduire les incertitudes dans les modèles d’émission-transport-dépôt de ces aérosols.


Cette thèse s’appuie principalement sur les données acquises pendant les deux campagnes expérimentales réalisées aux printemps 2017 et 2018 en conditions d’émission et de transport sur la parcelle expérimentale de l’Institut des Régions Arides de Médenine dans le sud tunisien dans le cadre du projet ANR WIND-O-V.


Les données collectées nous ont permis de 1) déterminer l’intensité et la distribution granulométrique du flux vertical par la méthode du gradient sur 11 classes de tailles comprises entre 0,46 et 8,66 µm et les facteurs dynamiques qui les contrôlent, 2) améliorer les modèles existants du flux vertical à l’émission et de rediscuter les désaccords entre eux, 3) étudier la granulométrie des particules advectées en-dehors des périodes d’érosion active.


En particulier, cette étude a mis en évidence que la distribution granulométrique du flux vertical dépend non seulement de la vitesse de friction, mais également de la stabilité thermique de la couche limite de surface. Le flux vertical des particules de taille inférieure à environ 4 µm augmente avec la vitesse de friction mais aussi très rapidement avec l’instabilité thermique, et ce d’autant plus que les particules sont fines. Pour les particules plus grosses que 4 µm, l’effet de l’instabilité est négligeable. En revanche, le flux augmente d’autant plus vite avec  que les particules sont grosses, ce qui conduit à un enrichissement du flux vertical en conditions de vent fort.


Ces résultats m’ont conduit à proposer une nouvelle paramétrisation basée sur l’équation proposée par Gillette & Passi (1988) dans laquelle on prend en compte non seulement l’augmentation du flux vertical avec u* mais aussi l’effet de l’instabilité de la couche limite de surface. Cette nouvelle paramétrisation améliore de façon significative la représentation des flux verticaux mesurés.


Finalement, on analysant la distribution granulométrique en nombre et en volume des épisodes d’advection, on a pu mettre en évidence la présence de trois modes de particules. Un mode fin et un mode intermédiaire centrés sur 0.6 et 2 µm dominent dans les distributions en nombre. Dans les distributions en volume, le mode fin est négligeable et le mode intermédiaire situé autour de 4 à 5 µm coexiste avec un mode grossier centré sur environ 10 à 12µm. Les proportions de ces modes dans l’aérosol transporté sont liées aux conditions dynamiques régnant lors de l’émission (les évènements les plus violents étant enrichis en particules fines et intermédiaires), éventuellement modifiées du fait d’un transport plus ou moins lointain.


Connexion : https://zoom.us/j/99281591476?pwd=M1FVQ0E4ZDJwZDBFRGwrOW9Md2V3dz09

Contact :
bouthaina.khalfallah@lisa.ipsl.fr
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