Gotowa bibliografia na temat „Poussière volcanique”

Le problème des fluctuations climatiques récentes au Québec sera abordé de trois façons différentes, qui se complètent. Une étude des températures au Québec montre des fluctuations sans ordre autour d’une légère tendance à la hausse, plus nette dans la vallée du Saint-Laurent, avec un maximum autour de 1950. Ces variations sont partiellement planétaires, et de nombreux auteurs, notamment Budyko et Bryson, ont tenté de les expliquer à l’aide de modèles de bilan d’énergie, qui montrent l’effet climatique des changements des poussières, du CO2 et des éruptions volcaniques. Ces théories climatiques deviennent de plus en plus connues, même en dehors des milieux scientifiques, et il semble que la perception des variations climatiques a davantage changé que le climat lui-même.

Ces travaux de thèse portent sur l’étude des interactions du dioxyde de soufre (SO2) gazeux avec des poussières volcaniques islandaises. Ils intègrent cinq échantillons naturels de poussières volcaniques: Hagavatn, Mýrdalssandur, Maelifellssandur, Dyngjusandur and Eyjafjallajökull. Les interactions hétérogènes entre SO2 et les poussières volcaniques sont abordées avec plusieurs techniques expérimentales complémentaires. Les profils temporels associés à la capture de SO2, caractérisés par les coefficients de capture en régime stationnaire ont été renseignés expérimentalement. Ces paramètres sont des données d’importance pour les modèles atmosphériques. Des mécanismes réactionnels décrivant la formation des espèces de surface résultant de l’interaction de SO2 avec la surface des poussières sont proposés. Une nouvelle méthode analytique permettant l’extraction et la quantification d’espèces soufrées de surface a été développée et validée. Cette méthode est à présent disponible tant pour l’étude de processus hétérogènes en laboratoire que pour la caractérisation d’échantillons de terrain. Il a été mis en évidence que l’interaction de SO2 avec les poussières volcaniques est un processus de long terme. Les produits formés en surface sont stables et influencent les propriétés des particules minérales. Il a été démontré expérimentalement que l’humidité relative présente une influence marquée sur la capture et la transformation de SO2. La composition de surface des particules minérales est aussi un élément clé, particulièrement pour des humidités relatives inférieures à 30%. Enfin, ces travaux montrent l’importance d’avoir recours à des échantillons minéraux naturels pour assurer une bonne représentativité des études portant sur les processus atmosphériques hétérogènes impliquant des particules minérales
This thesis investigates the interactions of sulfur dioxide (SO2) gas with Icelandic Volcanic Dusts. Five natural volcanic dust samples were used for the study: Hagavatn, Mýrdalssandur, Maelifellssandur, Dyngjusandur and Eyjafjallajökull. The heterogeneous interactions of gas-phase SO2 with volcanic dusts are investigated using a number of complimentary techniques. Temporal profiles of SO2 uptake and, more precisely, the steady state uptake coefficients have been determined experimentally. These are important kinetic parameters that can be implemented in models. Mechanisms of formation of various surface species resulting from the interactions of SO2 with the surface of dusts are proposed. A new method for quantification of surface sulphur species has been developed and validated. This method can now be used both for further laboratory investigations and in field measurements. It is evidenced that the interactions of SO2 gas with the volcanic dust is a long continuous process. The products formed on the surface are stable and definitely influence the mineral particle properties. It is evidenced that the interactions of SO2 gas and volcanic particles are highly influenced by humidity and by UV light. The influence of surface composition also plays an important role especially at levels of humidity equal or lower than 30% RH. This work emphasizes the importance of using relevant natural dust samples in order to study the heterogeneous atmospheric phenomena involving natural solid particles

Les travaux de cette thèse reposent sur l'étude des processus hétérogènes à la surface desparticules minérales en présence d'irradiation UV-A. Nous savons que les poussièresminérales contiennent des oxydes métalliques pouvant absorber la radiation solaire et ainsiactiver une chimie très différente de celle observée à l'obscurité. Un réacteur à écoulementd'aérosols a été utilisé pour étudier les interactions des gaz (SO2, NO2 et O3) avec devéritables poussières minérales, évitant ainsi les artéfacts de mesure liés à la naturemacroscopique des films comme dans les études précédentes.La mise en suspension des poussières minérales a permis d'observer une formation inattenduede nouvelles particules ultrafines en présence de SO2. Le mécanisme proposé pour expliquerce phénomène de nucléation suggère une désorption de radicaux OH photoproduits à lasurface des minéraux vers la phase gazeuse. Ce mécanisme a pu être corroboré par descampagnes de mesure en atmosphère réelle. Nous avons étudié la chimie des échantillons de réelles cendres volcaniques issus de la dernière éruption du volcan Eyjafjallajökull en Islande (2010). Ceci nous a permis d'élaborerdes cinétiques de capture du SO2 sur des films macroscopiques de cendres aboutissant à descoefficients de capture de l'ordre de 10-7. Ces cinétiques couplées à des analyses chimiquesont permis de proposer un mécanisme réactionnel expliquant la formation de sulfate de fer àla surface des cendres. Finalement, nous avons étudié les interactions photochimiques de O3 et NO2 sur les poussièresminérales dans le réacteur à écoulement mettant en évidence un bon accord avec des étudesantérieures sur des surfaces macroscopiques

Les îles des archipels des Bermudes et des Bahamas sont caractérisées par l'alternance de dépôts carbonatés et de paléosols. L'origine de ces formations a été rapportée à l'accumulation puis à l'altération des poussières sahariennes. La minéralogie des paléosols des Bermudes est composée de carbonates, de minéraux argileux, de minéraux phosphatés et d'oxydes et hydroxydes de fer et d'aluminium. Le cortège argileux est composé de kaolinite, de chlorite et d'interstratifiés chlorite/vermiculite. Son analyse montre que le matériel à l'origine des paléosols provient de l'édifice volcanique sous jacent. L'apport volcanique est renforcé lors des périodes de bas niveau marin. Le matériel est soufflé sur l'île où il subit alors l'altération pédologique. Le taux d'accumulation du matériel volcanique était probablement supérieur au taux d'altération par pédogenèse. Le flux de particules atmosphériques d'origine saharienne demeure invisible. La minéralogie des paléosols d'Eleuthera (Bahamas) est dominée par les carbonates. Les formations récentes contiennent de la kutnahorite ; les formations anciennes contiennent de l'hydrotalcite. L'étude comparative des paléosols de San Salvador et d'Eleuthera montre que l'évolution des unités pédologiques est liée à leur capacité à lessiver leur contenu carbonaté. Ce facteur est contrôlé par la structure de la plate-forme sous-jacente ou par la nature du substratum. Le cortège argileux des paléosols et des forages marins des Bahamas présente une forte teneur en illite qui traduit l'importante des apports nord sahariens alors que sa teneur élevée en chlorite illustre l'existence d'une composante nord-américaine.

Les travaux de cette thèse reposent sur l’étude des processus hétérogènes à la surface desparticules minérales en présence d’irradiation UV-A. Nous savons que les poussièresminérales contiennent des oxydes métalliques pouvant absorber la radiation solaire et ainsiactiver une chimie très différente de celle observée à l’obscurité. Un réacteur à écoulementd’aérosols a été utilisé pour étudier les interactions des gaz (SO2, NO2 et O3) avec devéritables poussières minérales, évitant ainsi les artéfacts de mesure liés à la naturemacroscopique des films comme dans les études précédentes.La mise en suspension des poussières minérales a permis d’observer une formation inattenduede nouvelles particules ultrafines en présence de SO2. Le mécanisme proposé pour expliquerce phénomène de nucléation suggère une désorption de radicaux OH photoproduits à lasurface des minéraux vers la phase gazeuse. Ce mécanisme a pu être corroboré par descampagnes de mesure en atmosphère réelle. Nous avons étudié la chimie des échantillons de réelles cendres volcaniques issus de la dernière éruption du volcan Eyjafjallajökull en Islande (2010). Ceci nous a permis d’élaborerdes cinétiques de capture du SO2 sur des films macroscopiques de cendres aboutissant à descoefficients de capture de l’ordre de 10-7. Ces cinétiques couplées à des analyses chimiquesont permis de proposer un mécanisme réactionnel expliquant la formation de sulfate de fer àla surface des cendres. Finalement, nous avons étudié les interactions photochimiques de O3 et NO2 sur les poussièresminérales dans le réacteur à écoulement mettant en évidence un bon accord avec des étudesantérieures sur des surfaces macroscopiques
The objective of this work is to study the heterogeneous processes of mineral dust surfacesunder UV-A radiation. It is know that mineral dust containing metal oxides which can absorbsolar radiation and therefore activate a different chemistry compared to that observed in thedark. In order to avoid measurement artifacts related to the nature of macroscopic films, anaerosol flow tube was developed during this work and applied to study the interactions ofSO2, NO2 and O3 with real mineral dust.An unexpected formation of new particles in the presence of SO2 was observed. In order toexplain this phenomenon, we suggest the desorption of OH radicals from the mineral dustsurface to the gas phase. This mechanism has also been supported by field campaigns.Using real samples of volcanic ash from the last eruption of Eyjafjallajökull in Iceland (2010)allowed us study capture of SO2 on macroscopic ashes films with uptake coefficient around10-7. Associated kinetic experiments combined with chemical analysis allowed us to propose areaction mechanism explaining the formation of iron sulfate on the surface of ashes.Finally, we investigated the photochemical interactions of O3 and NO2 with minerals dustaerosols in the flow tube reactor showing a good agreement with previous data obtained onmacroscopic surfaces

Le rapport du Groupe Intergouvernemental d'experts sur l'Evolution du Climat de 2001 soulignait le
niveau très imparfait de notre compréhension de l'effet des aérosols atmosphériques sur le climat. Ces
particules d'origines naturelles (poussières, aérosols volcaniques...) ou anthropiques (sulfates,
suies...) sont une des principales sources d'incertitude sur le changement climatique. Une des raisons
à cela est leur très grande variabilité spatio-temporelle. Par nature globale et quasi-continue,
l'observation spatiale des aérosols est donc un outil indispensable à leur étude.
Si la télédétection dans le domaine visible s'est beaucoup développée pour permettre de mieux
caractériser ces particules et leur effet sur le rayonnement solaire, l'utilisation de la télédétection dans
le domaine infrarouge est encore sous-exploitée. Or, non seulement la connaissance de l'effet des
aérosols sur le rayonnement terrestre est indispensable à l'évaluation de leur forçage radiatif total,
mais la télédétection infrarouge permet aussi la mesure de grandeurs inaccessibles à la télédétection
visible (observations possibles de nuit comme de jour, sur terre comme sur mer).
Dans cette thèse, nous montrons que les observations des sondeurs infrarouges permettent de
caractériser les aérosols en épaisseur optique infrarouge, en altitude, et en taille. Après une étude de la
sensibilité des propriétés optiques des aérosols à leur microphysique, et le développement d'un code
de transfert radiatif pour un milieu diffusant adapté à la haute résolution spectrale du sondeur de
nouvelle génération NASA-Aqua/AIRS, nous abordons le problème inverse. Les applications
présentées ici couvrent entre autres les aérosols stratosphériques volcaniques du Pinatubo, observés
avec le sondeur NOAA/HIRS, et la construction d'une climatologie de 8 ans des poussières
désertiques sur mer et sur terre avec ce même instrument. L'inversion des observations AIRS nous a
permis ensuite de déterminer l'épaisseur optique à 10 μm, l'altitude moyenne et le rayon effectif du
mode grossier des poussières au-dessus des mers.