Thèse soutenue

Modélisation de l'impact des dépôts de pollution atmosphérique sur le cycle de vie de la neige alpine
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Foteini Baladima
Direction : Didier Voisin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Océan, atmosphère, hydrologie
Date : Soutenance le 13/12/2021
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des géosciences de l'environnement (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Aurélien Dommergue
Examinateurs / Examinatrices : Clémentine Junquas
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Raut, Cyrille Flamant

Résumé

FR  |  
EN

Les Alpes européennes font partie des régions les plus touchées par le changement climatique.Les Alpes françaises reçoivent chaque année un flux régulier de poussières sahariennes, et les événements de poussières s'avèrent être l'un des types d'épisodes les plus fréquents générant des concentrations d'aérosols élevées. La nature épisodique des événements de poussière saharienne et la variabilité spatiale de la poussière déposée sur les pentes enneigées peuvent provoquer des fluctuations interannuelles et une hétérogénéité de la fonte des neiges en raison de l'obscurcissement de la neige induit par la poussière. Cette thèse vise à mieux comprendre les événements extrêmes de poussière, en se concentrant sur les processus de dépôt sur la neige sur les Alpes. Afin d'évaluer cet objectif, 3 questions principales sont abordées :Quels sont les schémas de circulation synoptique qui déterminent quand la poussière est transportée du Sahara vers les Alpes pendant la saison de neige alpine ?Dans quelle mesure ces différents régimes météorologiques contrôlent-ils où et quand la poussière se dépose sur la neige alpine ?La modélisation à haute résolution, incluant les interactions aérosol-nuage, améliore-t-elle la représentation du dépôt de poussière sur la neige ?Dans un premier temps, l'identification des événements extrêmes de poussière sur les Alpes a été réalisée en utilisant 17 années (2003-2020) de données de réanalyse CAMS. Ensuite, la caractérisation des circulations synoptiques contrôlant la distribution temporelle et spatiale des événements extrêmes de poussière identifiés a été effectuée à l'aide des données de réanalyse ERA-5. Les modèles atmosphériques dérivés ont été utilisés pour l'analyse de leur lien avec les flux de dépôts humides et secs. L'occurrence ainsi que les flux de dépôts humides et secs montrent une variabilité interannuelle pour tous les différents régimes météorologiques. De plus, nos résultats montrent que différentes parties des Alpes françaises sont touchées par les dépôts de poussière lors des épisodes extrêmes. Cette étude donne une base pour une analyse climatologique des caractéristiques spatiales et temporelles des épisodes extrêmes de poussière sur les Alpes françaises.Deuxièmement, le modèle météorologique-chimique-aérosol entièrement en ligne WRF-Chem a été utilisé pour simuler un événement de poussière extrême au col du Lautaret dans les Alpes françaises fin mars/début avril 2018. Le modèle WRF-Chem a été utilisé avec trois domaines imbriqués comprenant la région primaire d'émission de poussière en Afrique (27~km), un deuxième domaine (9~km) qui inclut l'Europe, et un troisième domaine à haute résolution (3~km) sur les Alpes. L'objectif de cette configuration est de décrire les processus à différentes échelles, y compris le transport à longue distance de la poussière, ainsi que la météorologie à haute résolution sur le terrain alpin complexe des Alpes, car ils ont un impact sur le dépôt d'aérosols.Les simulations du modèle sont comparées aux observations {em{in situ}} au Col du Lautaret, à la télédétection par satellite (GPM, MODIS/Aqua, CALIPSO/CALIOP VFM mask) et aux données de réanalyse (CAMS, ERA-5). Nous concluons la prédiction de la météorologie de montagne (par exemple, les précipitations) est meilleure avec une résolution accrue du modèle. Cette amélioration de la météorologie a un impact significatif sur la prévision des dépôts de poussières sèches et humides sur le manteau neigeux alpin. Nous montrons également que pendant cet événement, le dépôt sec est un processus d'élimination clé dans la partie ouest des Alpes françaises à basse altitude, tandis que le dépôt humide domine sur le terrain montagneux complexe de plus haute altitude. Cette étude fournit une base pour comprendre les processus et les incertitudes de la modélisation des événements de dépôt de poussière sur les montagnes à différentes résolutions.