Evolution de la surface spécifique de la neige PDF Download
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Author: Anne-Sophie Taillandier
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Dans la neige, l'existence de gradients thermiques est à l'origine de flux de vapeur d'eau à travers toute l'épaisseur du manteau neigeux. Il en résulte des transformations physiques des cristaux de neige ainsi que l'entraînement d'espèces chimiques et leur libération dans l'atmosphère. Ces phénomènes sont englobés sous le terme de métamorphisme de la neige et sont susceptibles d'affecter les propriétés physiques du manteau neigeux et la composition chimique de l'atmosphère. Pour mieux comprendre l'influence de l'intensité du métamorphisme sur les échanges air/neige, nous avons étudié le métamorphisme en chambre froide, successivement en conditions isothermes et de gradient thermique, ainsi que sur le terrain, au cours d'un hiver complet en Alaska. Nous nous sommes attachés à la mesure de certains paramètres physiques, dont la surface spécifique, variable centrale dans l'étude du manteau neigeux. Nous avons mis en évidence que la cinétique de décroissance de la surface spécifique de la neige, en conditions isothermes et de gradient, suivait une loi logarithmique simple. Nous avons également démontré qu'en conditions isothermes, cette relation découlait de la loi générale du mûrissement d'Ostwald. En conditions non-isothermes, la physique du phénomène étant plus complexe, nous nous sommes résolus à une description empirique de l'évolution de la surface spécifique afin qu'elle puisse être prise en compte dans les modèles d'évolution du manteau neigeux. Cette étude nous a finalement permis d'identifier des interactions complexes entre la neige et le climat.
Author: Anne-Sophie Taillandier
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Dans la neige, l'existence de gradients thermiques est à l'origine de flux de vapeur d'eau à travers toute l'épaisseur du manteau neigeux. Il en résulte des transformations physiques des cristaux de neige ainsi que l'entraînement d'espèces chimiques et leur libération dans l'atmosphère. Ces phénomènes sont englobés sous le terme de métamorphisme de la neige et sont susceptibles d'affecter les propriétés physiques du manteau neigeux et la composition chimique de l'atmosphère. Pour mieux comprendre l'influence de l'intensité du métamorphisme sur les échanges air/neige, nous avons étudié le métamorphisme en chambre froide, successivement en conditions isothermes et de gradient thermique, ainsi que sur le terrain, au cours d'un hiver complet en Alaska. Nous nous sommes attachés à la mesure de certains paramètres physiques, dont la surface spécifique, variable centrale dans l'étude du manteau neigeux. Nous avons mis en évidence que la cinétique de décroissance de la surface spécifique de la neige, en conditions isothermes et de gradient, suivait une loi logarithmique simple. Nous avons également démontré qu'en conditions isothermes, cette relation découlait de la loi générale du mûrissement d'Ostwald. En conditions non-isothermes, la physique du phénomène étant plus complexe, nous nous sommes résolus à une description empirique de l'évolution de la surface spécifique afin qu'elle puisse être prise en compte dans les modèles d'évolution du manteau neigeux. Cette étude nous a finalement permis d'identifier des interactions complexes entre la neige et le climat.
Author: Anne-Sophie Taillandier
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Pages : 188
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Dans la neige, l'existence de gradients thermiques est à l'origine de flux de vapeur d'eau à travers toute l'épaisseur du manteau neigeux. Il en résulte des transformations physiques des cristaux de neige ainsi que l'entraînement d'espèces chimiques et leur libération dans l'atmosphère. Ces phénomènes sont englobés sous le terme de métamorphisme de la neige et sont susceptibles d'affecter les propriétés physiques du manteau neigeux et la composition chimique de l'atmosphère. Pour mieux comprendre l'influence de l'intensité du métamorphisme sur les échanges air/neige, nous avons étudié le métamorphisme en chambre froide, successivement en conditions isothermes et de gradient thermique, ainsi que sur le terrain, au cours d'un hiver complet en Alaska. Nous nous sommes attachés à la mesure de certains paramètres physiques, dont la surface spécifique, variable centrale dans l'étude du manteau neigeux. Nous avons mis en évidence que la cinétique de décroissance de la surface spécifique de la neige, en conditions isothermes et de gradient, suivait une loi logarithmique simple. Nous avons également démontré qu'en conditions isothermes, cette relation découlait de la loi générale du mûrissement d'Ostwald. En conditions non-isothermes, la physique du phénomène étant plus complexe, nous nous sommes résolus à une description empirique de l'évolution de la surface spécifique afin qu'elle puisse être prise en compte dans les modèles d'évolution du manteau neigeux. Cette étude nous a finalement permis d'identifier des interactions complexes entre la neige et le climat.
Author: Axel Cabanes
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Languages : fr
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La glace, sous forme de neige, recouvre jusqu'à 50 % des surfaces émergées de l'hémisphère Nord en hiver : elle est donc présente de façon importante à la surface de la terre. Elle interagit avec l'atmosphère par des processus complexes, comme la catalyse de réactions hétérogènes ou l'échange de gaz traces réactifs adsorbés à la surface des cristaux de neige, la diffusion en phase solide, les cycles de sublimation/condensation de glace qui entraînent des solutés. Leur compréhension et leur quantification requièrent la connaissance de divers paramètres physiques dont la surface spécifique (SS) de la neige, définie comme la surface accessible aux gaz par unité de masse. L'importance de ce paramètre et le peu de données existant dans la littérature a incité à effectuer ce travail sur l'étude de la SS de la neige et son évolution dans le manteau neigeux. La SS a été déterminée par l'absorption de méthane à 77K. Afin de comprendre les processus responsables de l'évolution de la SS, des macrophotographies et des images obtenues par microscopie électronique à balayage ont été utilisées. L'ensemble de nos résultats (176 mesures de SS) obtenus dans les Alpes et l'Artique a montré que la SS de la neige est très variable : elle est comprise entre 1540 et 100 cm2/g. Notre étude montre que la SS décroît avec le temps et que les principaux facteurs déterminant la cinétique de décroissance sont la température et le vent. A Alert, (Arctique canadien), l'étude détaillée de la microphysique du manteau neigeux a permis de mesurer directement la capacité d'adsorption de gaz traces réactifs par le manteau neigeux. Sa surface totale a été mesurée entre 1160 et 3710m2/m2. Nous avons ainsi démontré que le manteau neigeux pouvait séquestrer une grande partie des espèces présentes dans le système (neige+couche limite). Les mesures de SS ont également été utilisées pour déterminer les processus d'incorportion du formaldéhyde dans la neige.
Author: Axel Cabanes
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La glace, sous forme de neige, recouvre jusqu'à 50 % des surfaces émergées de l'hémisphère Nord en hiver : elle est donc présente de façon importante à la surface de la terre. Elle interagit avec l'atmosphère par des processus complexes, comme la catalyse de réactions hétérogènes ou l'échange de gaz traces réactifs adsorbés à la surface des cristaux de neige, la diffusion en phase solide, les cycles de sublimation/condensation de glace qui entraînent des solutés. Leur compréhension et leur quantification requièrent la connaissance de divers paramètres physiques dont la surface spécifique (SS) de la neige, définie comme la surface accessible aux gaz par unité de masse. L'importance de ce paramètre et le peu de données existant dans la littérature a incité à effectuer ce travail sur l'étude de la SS de la neige et son évolution dans le manteau neigeux. La SS a été déterminée par l'absorption de méthane à 77K. Afin de comprendre les processus responsables de l'évolution de la SS, des macrophotographies et des images obtenues par microscopie électronique à balayage ont été utilisées. L'ensemble de nos résultats (176 mesures de SS) obtenus dans les Alpes et l'Artique a montré que la SS de la neige est très variable : elle est comprise entre 1540 et 100 cm2/g. Notre étude montre que la SS décroît avec le temps et que les principaux facteurs déterminant la cinétique de décroissance sont la température et le vent. A Alert, (Arctique canadien), l'étude détaillée de la microphysique du manteau neigeux a permis de mesurer directement la capacité d'adsorption de gaz traces réactifs par le manteau neigeux. Sa surface totale a été mesurée entre 1160 et 3710m2/m2. Nous avons ainsi démontré que le manteau neigeux pouvait séquestrer une grande partie des espèces présentes dans le système (neige+couche limite). Les mesures de SS ont également été utilisées pour déterminer les processus d'incorportion du formaldéhyde dans la neige.
Author: Loïc Legagneux
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Author: Loi͏̈c Legagneux
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Pages : 263
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Author: Jean-Charles Gallet
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Pages : 148
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La neige est la surface terrestre la plus réfléchissante et sa présence sur de vastes étendues comme l'Antarctique affecte considérablement le bilan énergétique de la Terre. L'albédo de la neige dépend de ses propriétés physiques, et notamment de sa surface spécifique, c'est-à-dire de la surface totale de ce milieu poreux accessible aux gaz, par unité de masse. La surface spécifique (SS) est également une variable importante pour la chimie des interactions neige-atmosphère, car elle permet de quantifier les molécules adsorbées. Cependant, faute de méthodes simples pour la mesurer, la SS de la neige antarctique a été très peu étudiée. Un des objectifs de ce travail a été de concevoir et de mettre au point un nouveau dispositif expérimental pour mesurer la SS de la neige à partir de sa réflectance dans l'infra-rouge. Ce dispositif permet une mesure rapide avec une précision de 10 % et il est facile à mettre en œuvre dans les conditions hostiles des régions polaires. Nous avons ainsi réalisé les premières mesures de SS de la neige de surface sur le plateau Antarctique, à Dôme C (DC) et sur le trajet entre DC et la base côtière de Dumont D'Urville (DDU). Ces mesures ont été effectuées dans des puits d'environ un mètre de profondeur. Des suivis de l'évolution journalière de la SS ont également été réalisés. Il a été mis en évidence que les propriétés physiques de la neige sont spatialement inhomogènes à l'échelle de quelques mètres sur le plateau Antarctique car l'accumulation y est très faible et le vent remobilise la neige de surface, pour la redéposer en couches discontinues. Des hétérogénéités sont aussi observées entre DC et DDU, à cause notamment de l'augmentation de la vitesse du vent lorsque l'on se rapproche de la côte. A l'échelle journalière, les variations de la SS de la neige observées pour les deux premiers centimètres du manteau neigeux s'expliquent par la formation de givre de surface la nuit et de cristaux de sublimation le jour. Toutes ces mesures nous ont permis de calculer l'albédo de la neige sur le plateau Antarctique et ses variations journalières. Une étude préliminaire propose une comparaison de ces mesures avec des observations satellitales et les premiers résultats sont très encourageants quant à la possibilité de déterminer la SS de la neige depuis l'espace.
Author: Laurence Rey-Hanot (auteur(e) en chimie).)
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Le but de ce travail est de contribuer a la comprehension des interactions entre les gaz traces et la glace, a la fois dans les nuages et dans la neige apres son depot au sol. Les gaz polaires tels que les acides, les aldehydes et les cetones peuvent interagir fortement avec la glace, notamment en s'adsorbant a sa surface. Dans les nuages, ce phenomene peut modifier la teneur atmospherique de ces composes et initier des reactions heterogenes, comme celles conduisant a la destruction de l'ozone stratospherique polaire. Dans la neige au sol, l'adsorption de gaz traces a la surface des cristaux va perturber la chimie de la basse troposphere et celle du manteau neigeux. Ainsi, ce phenomene va entrer en jeu dans la comprehension de la relation entre la composition de l'air et celle de la glace, appelee fonction de transfert air-neige, indispensable pour reconstituer la composition des atmospheres passees a partir des carottes de glace. Afin de contribuer a elucider ces problemes, nous avons etudie l'adsorption de hcl a 193 k et de l'acetone entre 193 et 213 k sur la glace. L'application des resultats a des situations atmospheriques necessite la connaissance des parametres physiques de la glace, tels que la surface specifique et la forme des cristaux. Nous avons donc egalement entrepris des mesures de surface specifique de la neige naturelle et de son evolution en fonction du temps. Nos resultats montrent que l'adsorption de l'acetone et de hcl sur la glace peut jouer un role determinant dans la composition de surface de la glace des nuages (pour hcl) ou de la neige au sol (pour l'acetone), modifiant ainsi la chimie des nuages ou du manteau neigeux. Les mesures de l'evolution de la surface specifique de la neige montrent que ce parametre est tres variable et que sa connaissance est indispensable pour la quantification du partage des composes traces entre l'air et le manteau neigeux, ainsi que pour l'extrapolation de ces donnees a la glace des nuages.
Author: Jean-Charles Gallet
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Book Description
La neige est la surface terrestre la plus réfléchissante et sa présence sur de vastes étendues comme l'Antarctique affecte considérablement le bilan énergétique de la Terre. L'albédo de la neige dépend de ses propriétés physiques, et notamment de sa surface spécifique, c'est-à-dire de la surface totale de ce milieu poreux accessible aux gaz, par unité de masse. La surface spécifique (SS) est également une variable importante pour la chimie des interactions neige-atmosphère, car elle permet de quantifier les molécules adsorbées. Cependant, faute de méthodes simples pour la mesurer, la SS de la neige antarctique a été très peu étudiée. Un des objectifs de ce travail a été de concevoir et de mettre au point un nouveau dispositif expérimental pour mesurer la SS de la neige à partir de sa réflectance dans l'infra-rouge. Ce dispositif permet une mesure rapide avec une précision de 10 % et il est facile à mettre en œuvre dans les conditions hostiles des régions polaires. Nous avons ainsi réalisé les premières mesures de SS de la neige de surface sur le plateau Antarctique, à Dôme C (DC) et sur le trajet entre DC et la base côtière de Dumont D'Urville (DDU). Ces mesures ont été effectuées dans des puits d'environ un mètre de profondeur. Des suivis de l'évolution journalière de la SS ont également été réalisés. Il a été mis en évidence que les propriétés physiques de la neige sont spatialement inhomogènes à l'échelle de quelques mètres sur le plateau Antarctique car l'accumulation y est très faible et le vent remobilise la neige de surface, pour la redéposer en couches discontinues. Des hétérogénéités sont aussi observées entre DC et DDU, à cause notamment de l'augmentation de la vitesse du vent lorsque l'on se rapproche de la côte. A l'échelle journalière, les variations de la SS de la neige observées pour les deux premiers centimètres du manteau neigeux s'expliquent par la formation de givre de surface la nuit et de cristaux de sublimation le jour. Toutes ces mesures nous ont permis de calculer l'albédo de la neige sur le plateau Antarctique et ses variations journalières. Une étude préliminaire propose une comparaison de ces mesures avec des observations satellitales et les premiers résultats sont très encourageants quant à la possibilité de déterminer la SS de la neige depuis l'espace.
Author: LAURENCE.. REY HANOT
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Pages : 296
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Book Description
LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DES INTERACTIONS ENTRE LES GAZ TRACES ET LA GLACE, A LA FOIS DANS LES NUAGES ET DANS LA NEIGE APRES SON DEPOT AU SOL. LES GAZ POLAIRES TELS QUE LES ACIDES, LES ALDEHYDES ET LES CETONES PEUVENT INTERAGIR FORTEMENT AVEC LA GLACE, NOTAMMENT EN S'ADSORBANT A SA SURFACE. DANS LES NUAGES, CE PHENOMENE PEUT MODIFIER LA TENEUR ATMOSPHERIQUE DE CES COMPOSES ET INITIER DES REACTIONS HETEROGENES, COMME CELLES CONDUISANT A LA DESTRUCTION DE L'OZONE STRATOSPHERIQUE POLAIRE. DANS LA NEIGE AU SOL, L'ADSORPTION DE GAZ TRACES A LA SURFACE DES CRISTAUX VA PERTURBER LA CHIMIE DE LA BASSE TROPOSPHERE ET CELLE DU MANTEAU NEIGEUX. AINSI, CE PHENOMENE VA ENTRER EN JEU DANS LA COMPREHENSION DE LA RELATION ENTRE LA COMPOSITION DE L'AIR ET CELLE DE LA GLACE, APPELEE FONCTION DE TRANSFERT AIR-NEIGE, INDISPENSABLE POUR RECONSTITUER LA COMPOSITION DES ATMOSPHERES PASSEES A PARTIR DES CAROTTES DE GLACE. AFIN DE CONTRIBUER A ELUCIDER CES PROBLEMES, NOUS AVONS ETUDIE L'ADSORPTION DE HCL A 193 K ET DE L'ACETONE ENTRE 193 ET 213 K SUR LA GLACE. L'APPLICATION DES RESULTATS A DES SITUATIONS ATMOSPHERIQUES NECESSITE LA CONNAISSANCE DES PARAMETRES PHYSIQUES DE LA GLACE, TELS QUE LA SURFACE SPECIFIQUE ET LA FORME DES CRISTAUX. NOUS AVONS DONC EGALEMENT ENTREPRIS DES MESURES DE SURFACE SPECIFIQUE DE LA NEIGE NATURELLE ET DE SON EVOLUTION EN FONCTION DU TEMPS. NOS RESULTATS MONTRENT QUE L'ADSORPTION DE L'ACETONE ET DE HCL SUR LA GLACE PEUT JOUER UN ROLE DETERMINANT DANS LA COMPOSITION DE SURFACE DE LA GLACE DES NUAGES (POUR HCL) OU DE LA NEIGE AU SOL (POUR L'ACETONE), MODIFIANT AINSI LA CHIMIE DES NUAGES OU DU MANTEAU NEIGEUX. LES MESURES DE L'EVOLUTION DE LA SURFACE SPECIFIQUE DE LA NEIGE MONTRENT QUE CE PARAMETRE EST TRES VARIABLE ET QUE SA CONNAISSANCE EST INDISPENSABLE POUR LA QUANTIFICATION DU PARTAGE DES COMPOSES TRACES ENTRE L'AIR ET LE MANTEAU NEIGEUX, AINSI QUE POUR L'EXTRAPOLATION DE CES DONNEES A LA GLACE DES NUAGES.
