Mesures expérimentales dans les basses couches de l'atmosphère tropicale insulaire (Guadeloupe) : micro-météorologie et composition chimique des masses d'air nocturnes en zone de mangroves

Experimental measures in the lower layers of a tropical island atmosphere(Guadeloupe) : micro-meteorological and chemical compositon of noctural air masses in mangrove area

• Auteur / Autrice : Christophe D'Alexis
• Direction : Rose-Hélen Petit, Didier Clément Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 05/07/2011
• Etablissement(s) : Antilles-Guyane
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale pluridisciplinaire (Pointe-à-Pitre ; 1996-2015)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rose-Hélen Petit, Didier Clément Bernard, Nadine Locoge, Fabien Anselmet, Christian Brévignon, Marie-Ange Arsène
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadine Locoge, Fabien Anselmet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guadeloupe

Mangroves

Climatologie

Chimie de l'atmosphère

Physique de l'atmosphère

Mots clés libres

Mangrove

Turbulence

Stratification

Composé soufflé

Mangrove swamps

Turbulence

Stratification

Composed puffed up

Résumé

La présence d'obstacles rencontrés en milieu naturel par l'écoulement, influence la dispersion des polluants qu'il transporte. Cette thèse, fondée sur des mesures micro-météorologiques spatio-temporelles en région tropicale, vise à étudier la dispersion de composés émis par l'écosystème mangrove en fonction des conditions météorologiques. A l'échelle journalière, l'analyse météorologique révéle, outre la présence des Alizés, l'existence d'écoulements thermiques dont des paramètres thermodynamiques nocturnes ont été définis. L'observation terrain nous a montré que la faible intensité du vent défavorise la dispersion des composés émis durant la nuit. A une échelle plus fine, l'existence d'un trou spectral séparant les phénomènes de grande échelle de ceux liés à la turbulence a été mise en évidence. Ces derniers ont été traités par des approches spectrale et statistique pour quantifier les flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur sensible, pendant la nuit, pour une durée de moyenne de l'ordre de 13 minutes. L'état de stratification de la couche de surface a été pris en compte et déterminé par la théorie de similitude de Monin-Obukhov. Les mesures nocturnes effectuées et l'application de la théorie de Kolmogorov ont permis de déduire les taux de dissipation de l'énergie et la taille des tourbillons à 5,5 m d'altitude. Ce travail a également conduit, par l'analyse chromatographique en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, à l'identification, en mangrove, de composés organiques volatils soufrés, des organohalogénés, des BTEX, ... L'ensemble de ces résultats servira ultérieurement à alimenter les modèles de dispersion spécifiques liès aux écosystèmes étudiés.

The presence of obstacles met in natural environment by the flow, influences the dispersion of air pollutants which it carries. This thesis, based on spatiotemporal micro-meteorological measurements in tropical region, aims at studying the dispersion of compounds emitted by the ecosystem mangrove according to the weather conditions. At a daily scale, the meteorological analysis reveals, besides the presence of Trade Winds, the existence of thermal flows of which nocturnal thermodynamic parameters have been defined. The field observation has shown that the weak intensity of the wind disadvantages the dispersion of compounds emitted during the night. At a finer scale, the existence of a spectral gap separating large scale phenomena of those related to turbulence has been demonstrated. These last ones were treated by spectral and statistical approaches to quantify the turbulent fluxes of momentum and sensible heat during the night, for an averaged duration of 13 minutes. The stratification of the surface layer has been considered and determined by Monin-Obukhov similarity theory. The measurements acquired a night and the application of Kolmogorov theory allowed us to deduct the dissipation rate of energy and the size of the vortices at 5.5 meters in height. This work has also led us, by gas chromatography coupled to mass spectrometry, to identify, in mangrove, sulphurated volatil organic compounds, organohalogen, BTEX, ... Ali these results will later serve to feed dispersion models related to the studied ecosystem