Dynamique de la Couche Limite Atmosphérique stable en relief complexe. Application aux épisodes de pollution particulaire des vallées alpines. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Dynamics of the stable Atmospheric Boundary Layer over complex terrain. Application to PM10 pollution episodes in alpine valleys.

Dynamique de la Couche Limite Atmosphérique stable en relief complexe. Application aux épisodes de pollution particulaire des vallées alpines.

Résumé

The study is focusing on the dynamics of the stably-stratified Atmospheric Boundary Layer in wintertime in valleys, especially during situations leading to PM10 pollution peaks. The analysis is made by means of LES-like numerical simulations and local measurements. In a first part, we study the katabatic wind created over the slopes of a narrow valley. We show that they are intermittent and turbulent and that their turbulent diffusivity is proportionnal to the square of a Froude number, and decreases with the ambient stratification. We also study the internal wave field generated by these winds and find that this frequency depends only on the stratification and seems to be independent of the characteristics of its source. In a second part, we study the valley wind system and the thermal inversions which occur by winter conditions in the valleys of the Grenoble area. Meteorological conditions leading to pollution episodes in the Grenoble valleys are also studied and their link with the previous mechanisms are explained. We show that these episodes take place during anticyclonic conditions, are induced by thermal inversion and that their evolution is linked to that of the weather regimes. During these episodes, we show that the local winds system is always the same, independent of the synoptical regime and consists of thermally-driven winds, whose spatial organization is controled by the geometry of the site. These currents are confined into a thermal inversion, which persists during the whole episode, and is however not destroyed during the day if the solar energy is not sufficient. The corresponding energy treshold is highlighted.
L'étude se concentre sur l'analyse de la dynamique de la Couche Limite Atmosphérique stable et hivernale en vallée, notamment dans des situations conduisant à des épisodes de pollution particulaire. L'analyse est effectuée à partir de simulations numériques de type LES et de mesures locales. Dans une première partie, on étudie les vents catabatiques prenant naissance sur les pentes des vallées encaissées. On montre qu'ils sont instationnaires, inhomogènes et turbulents, que leur diffusivité turbulente évolue quadratiquement avec le nombre de Froude et décroît avec la stratification ambiante. On s'intéresse ensuite au champ d'ondes internes généré par ces vents. On trouve que sa fréquence ne dépend que de la stratification et est indépendante des caractéristiques des vents qui lui donnent naissance. Dans une seconde partie, on s'intéresse au système de vents de vallées et aux inversions thermiques dans les vallées Grenobloises. Les conditions météorologiques conduisant aux épisodes de pollution sont étudiées et leur lien avec les mécanismes précédents est explicité. On montre que ces épisodes se déroulent toujours dans un contexte anticyclonique, sont induits par la présence d'une inversion et que leur évolution est liée à celle des régimes de temps. Pendant ces épisodes, le système de vents local est toujours similaire, indépendant du régime synoptique et constitué de vents thermiques, dont l'organisation spatiale est gouvernée par la géométrie du site. Ces courants sont contenus dans la couche d'inversion qui persiste pendant toute la durée de l'épisode et n'est pas détruite si l'énergie solaire est insuffisante. Le seuil énergétique correspondant est mis en évidence.
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Dates et versions

tel-00606115 , version 1 (05-07-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00606115 , version 1

Citer

Yann Largeron. Dynamique de la Couche Limite Atmosphérique stable en relief complexe. Application aux épisodes de pollution particulaire des vallées alpines.. Océan, Atmosphère. Université de Grenoble, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00606115⟩
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