Modelisation du transport et de la redistribution des especes chimiques tropospheriques : physicochimie humide a moyenne echelle

• Auteur / Autrice : Nadine Chaumerliac
• Direction : Robert Rosset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Les processus chimiques qui interagissent avec le cycle de l'eau contribuent pur une large part a l'evolution des proprietes oxydantes de la basse atmosphere et aux alterations du climat et des ecosystemes par augmentation continue des gaz a effet de serre. Malgre l'apparition de technologies nouvelles, dont la teledetection, et la multiplication des programmes d'etudes a toutes les echelles d'espace et de temps, l'etude de la chimie tropospherique dans les nuages et les precipitations pose des problemes tres delicats. Il s'agit de traiter a parite et de maniere interactive les aspects chimiques et la dynamique des systemes precipitants. D'un point de vue experimental, il est difficile de reunir simultanement des donnees chimiques et meteorologiques a une echelle spatio-temporelle compatible avec le caractere episodique des depots humides. Le recours a la modelisation apparait comme indispensable pour offrir un cadre de synthese adapte aux nombreux processus de transport, transformations chimiques et phenomenes d'elimination qui s'exercent sur les constituants gazeux et particulaires. Nos travaux sont centres sur l'analyse et la comprehension des processus qui menent aux depots humides d'especes chimiques soufrees et azotees. Les etudes ont ete effectuees dans le cadre d'un modele meteorologique mesoechelle dans lequel les nuages et les precipitations sont traites de maniere detaillee. Le schema microphysique du modele prend en compte le spectre dimensionnel des gouttes de nuage et de pluie necessaire au traitement correct des processus physicochimiques et assure un couplage complet avec la dynamique par la prise en compte des effets de liberation de chaleur latente. Quelques exemples d'application de ce modele sur des cas typiques idealises sont proposes en alternative a des simulations numeriques encore peu accessibles actuellement sur des situations reelles. Ces analyses de sensibilite sur des scenarii a la fois meteorologique (onde de montagne) et chimique (production nocturne d'acide nitrique) ont permis la mise au point de parametrisations des processus de nucleation et de production de sulfates particulaires par absorption du so#2 dans les hydrometeores, suivi de son oxydation en solution par l'ozone et le peroxyde d'hydrogene en presence de nh#3. Elles ont egalement mis en evidence les mecanismes preponderants dans les depots par voie humide sur des situations typiques d'ondes de relief