Objectifs scientifiques

Les émissions de particules de poussière minérale constituent un sujet majeur d’étude en sciences de l’atmosphère du fait de leur impact sur la pollution en particules fines, sur les caractéristiques physiques atmosphériques, et sur les dépôts en nutriments pour les écosystèmes. Par exemple, les poussières émises par la région du Sahara sont observées dans le bassin méditerranéen et le sud de l’Europe. Les simulations de transport de poussières sont alimentées par des données issues de satellites et de stations au sol, mais de façon générale les mesures de dépôt, en particulier de dépôt sec, manquent pour contraindre les bilans.

Vue du collecteur de type frisbee inversé, à droite rempli d’une couche de billes pour éviter la remobilisation des particules

Dans ce cadre, des mesures de terrain sont réalisées à l’Institut des Régions Arides (IRA) de Médenine (Tunisie) à l’aide de trois collecteurs passifs différents. Une campagne d’intercomparaison dédiée à l’étude du dépôt sec a été mise en place en 2017-2019, et les données acquises montrent une forte différence d’efficacité de collecte.

Description technique

Le projet CODA (COllecteurs passifs de Dépôts particulaires Atmosphériques) du LISA porte sur deux tâches :

  • Une première étude numérique de mécanique des fluides où les collecteurs sont soumis aux mêmes conditions de vitesse de vents et de gammes de particules.
  • Une seconde étude de mécanique des fluides à plus grande échelle où le bâtiment de l’IRA qui accueille les collecteurs est représenté pour évaluer la perturbation qu’il crée sur les mesures.

L’objectif de la première tâche est d’effectuer des simulations numériques de l’écoulement de l’air, en régime permanent et sans couplage thermique, autour des trois dispositifs de collecte, dans le but d’estimer les champs de vitesse et de s’en servir pour produire des études statistiques d’impact de particules dans les collecteurs. Avec les résultats des calculs, une intercomparaison relative entre les différents dispositifs est ensuite envisageable, permettant peut-être d’expliquer dans quelle mesure la forme du collecteur influence l’efficacité de collecte des dépôts secs et sa dépendance avec la taille des particules collectées.

Lignes de flux de l’écoulement calculé autour du collecteur

L’objectif de la seconde tâche est d’effectuer des simulations numériques de l’écoulement de l’air autour du bâtiment, en régime permanent et sans couplage thermique, en prenant en compte plusieurs directions de vent et plusieurs vitesses de vent. Avec les champs de vitesse ainsi calculés, il est possible d’obtenir de bons indicateurs de la représentativité des points de mesure installés sur la terrasse.

Etat d’avancement

Deux rapports de simulation ont été fournis au LISA en septembre 2020. Les analyses effectuées ont atteint les objectifs de la demande initiale et ont permis au LISA de lancer en interne des réflexions sur une possible extension. Les nouvelles simulations demandées doivent permettre de valider certains aspects liés à la capacité de la collecte des particules.

Lignes de flux de l’écoulement autour du bâtiment, dans le cas du vent de sud à 3 m/s

Contact DT : Christophe Berthod

Contact LISA : Béatrice Marticorena