Etude dynamique du processus d'emission de poussieres desertiques : impact sur le fractionnement physico-chimique entre sol et aerosol

Dynamic study of the desert dust production process : impact on the soil-aerosol physical and chemical fractionation

• Auteur / Autrice : MAEVA SABRE
• Direction : Gilles Bergametti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

L'objectif de ce travail etait d'etudier l'origine et les precurseurs du fractionnement physico-chimique entre sol et aerosol lors de la deflation des surfaces terrestres erodables par le vent. Par hypothese, ce fractionnement a l'interface sol atmosphere est le resultat d'un processus physique mettant en jeu les energies cinetiques des particules (< 1000 m) qui bombardent la surface des sols, et les energies de cohesion des particules fines (< 20 m) qui les maintiennent agglomerees. Par definition, il y a emission de poussieres lorsque les energies cinetiques des particules en saltation deviennent superieures aux energies de cohesion des particules fines. Nous avons choisi deux regions sources de poussieres tres differentes. La premiere est une zone agricole sahelienne au niger, en afrique de l'ouest ou les sols sont sableux et la fraction fine en placage sur des grains de quartz. La seconde est un lac asseche de la vallee d'owens en californie ou les sediments sont argileux et les poussieres abondantes dans les agregats de differentes tailles. Pour etudier ce processus, nous nous sommes bases sur des etudes demontrant que le flux vertical de poussieres (f) etait une fraction du flux horizontal de particules en saltation (g). Le rapport des deux () trace l'efficacite de liberation des fines particules du sol. Pour estimer ce flux a la surface des sols, nous avons choisi une expression modelisee du flux horizontal et developpe une expression simple du flux vertical. Une meme methodologie est appliquee aux deux regions source quant a l'acquisition des parametres indispensables a notre etude et leur traitement. Le stock disponible de particules libres est distribue selon 2 (owens lake) et 3 (niger) modes. Avec une vitesse de friction croissante, la mobilisation differenciee des particules de ces modes met en jeu des energies cinetiques differentes. Le premier resultat original de ce travail indique que la fonction de transfert () peut varier avec le nombre de modes efficaces en saltation. Ainsi la plus grande efficacite de liberation des poussieres (en masse) peut correspondre, selon les cas, aux energies cinetiques des particules en saltation les plus faibles soit au contraire a des energies cinetiques plus fortes. Le second resultat concerne l'origine du fractionnement mineralogique entre sol et aerosol lors des emissions de poussieres desertiques. C'est ainsi qu'au niger nous avons pu etablir que la cohesion des feldspaths etait plus faible que celle de la kaolinite, et sur le site californien, que la calcite semble etre caracterisee par une cohesion plus faible que celle des phyllosilicates. En conclusion, ce travail sur le processus de liberation des aerosols desertiques, a l'origine du fractionnement physico-chimique entre sol et aerosol permet de mieux comprendre la nature des poussieres emises. Ceci est important, aussi bien pour traiter les problemes d'appauvrissement des sols agricoles par perte des nutriments, que pour etudier l'impact de ces aerosols sur le bilan radiatif de la planete.