Modelisation Dune Population Daerosols Multi Sources Et Recherche Des Contributions De Chaque Source A Lechelle Urbaine Avec Le Modele De Dispersion Chimere

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Modélisation d'une population d'aérosols multi-sources et recherche des contributions de chaque source à l'échelle urbaine avec le modèle de dispersion CHIMERE

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Author : Hilel Dergaoui
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Book Synopsis Modélisation d'une population d'aérosols multi-sources et recherche des contributions de chaque source à l'échelle urbaine avec le modèle de dispersion CHIMERE by : Hilel Dergaoui

Download or read book Modélisation d'une population d'aérosols multi-sources et recherche des contributions de chaque source à l'échelle urbaine avec le modèle de dispersion CHIMERE written by Hilel Dergaoui and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de cette thèse est le développement et la validation d'un modèle numérique de la dynamique des particules en mélange externe et résolu en taille. Afin de suivre plusieurs compositions chimiques par classe de tailles, une nouvelle approche est présentée dans laquelle la composition chimique des particules est elle-même discrétisée suivant la fraction d'un ou plusieurs des constituants chimiques (e.g. suie, sulfate). Cette approche a pour but de mieux simuler l'évolution d'une population de particules à l'échelle locale et de particulariser des compositions chimiques typiques de certaines sources. Dans l'atmosphère, les particules interagissent essentiellement entre elles et avec les polluants gazeux par coagulation et condensation/évaporation. La première partie de la thèse a été consacrée à l'élaboration du modèle pour la coagulation, processus physique qui s'avère le plus complexe à modéliser selon notre approche du mélange externe. Dans un premier temps, les équations de la coagulation en mélange externe sont présentées et discrétisées suivant un nombre arbitraire de classe de tailles et de compositions chimiques. Plusieurs simulations numériques ont ensuite été effectuées avec ce modèle sur un même cas d'étude, en utilisant deux, trois et quatre composants chimiques. On vérifie à chaque fois que les résultats de la simulation numérique en mélange externe sont cohérents avec ceux du mélange interne du cas d'étude. Les résultats de ces simulations permettent d'apprécier l'effet de mélange de la coagulation qui produit, à partir de particules monocomposées, des particules bicomposées et tricomposées. Étant donné la complexité croissante d'un tel modèle, une attention toute particulière a été portée à l'implémentation numérique et à l'optimisation des algorithmes choisis. L'extension de cette approche à la condensation/évaporation constitue le prochain développement de ce modèle, nous en posons les bases théoriques en annexe. S'il existe aujourd'hui des données de mesure résolues en taille (SMPS), il n'y en a pas encore qui puissent être réellement validantes pour ce modèle de mélange externe, c'est-à-dire qui distinguent quantitativement plusieurs compositions chimiques par classe de taille. Aussi, dans la seconde partie de la thèse, nous avons envisagé le protocole d'une expérience en chambre permettant de mettre en évidence le mélange par coagulation de deux populations de particules de compositions différentes et d'apporter des données validantes pour le modèle développé. Deux séries d'expériences ont été menées, la première dans la chambre de grand volume CESAM et la seconde, dans le réacteur de petit volume de l'INERIS. La première série a mis en évidence l'homococagulation de chaque distribution polydispersée prise séparément et dans une moindre mesure, l'hétérocoagulation des deux distributions de nature différentes (NaBr et KBr) entre elles. La seconde série a montré la possibilité d'observer simultanément deux distributions monodispersées de particules de compositions différentes (CaSO4 et KBr), prérequis pour ce cas. Au final, les résultats de mesure se sont avérés insuffisants pour produire des données validantes pour le modèle, à cause du trop grand écart-type des distributions polydispersées dans la chambre de grand volume et à cause du dépôt au paroi qui domine dans le réacteur de petit volume. Des analyses au microscope électronique ont cependant attesté de la présence de particules issues de la coagulation entre les deux natures. A la suite des différentes expériences menées, nous revenons sur le protocole envisagé et proposons quelques pistes d'améliorations.

Assimilation de données et couplage d'échelles pour la simulation de la dispersion atmosphérique en milieu urbain

Author : Chi Vuong Nguyen
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Total Pages : 285 pages
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Book Synopsis Assimilation de données et couplage d'échelles pour la simulation de la dispersion atmosphérique en milieu urbain by : Chi Vuong Nguyen

Download or read book Assimilation de données et couplage d'échelles pour la simulation de la dispersion atmosphérique en milieu urbain written by Chi Vuong Nguyen and published by . This book was released on 2017 with total page 285 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La surveillance de la qualité de l'air est actuellement effectuée avec des mesures de concentration et à partir d'outils de modélisation de la dispersion atmosphérique. Ces modèles numériques évaluent les concentrations des polluants avec une résolution spatio-temporelle plus fine que les mesures. Néanmoins, les estimations fournies par ces modèles sont moins précises que les mesures. Dans ce projet de recherche, nous avons étudié les approches de couplage d'échelles et d'assimilation de données pour améliorer les estimations fournies par le modèle de dispersion atmosphérique SIRANE, dédié à l'échelle urbaine. L'approche de couplage d'échelles consiste à déterminer les conditions aux limites d'une simulation à partir d'une autre simulation à plus grande échelle. Au cours de ce travail de thèse, nous avons analysé trois méthodes afin de coupler le modèle urbain SIRANE et le modèle à méso-échelle CHIMERE. Cette étude montre que ces méthodes permettent potentiellement d'estimer la qualité de l'air à l'échelle urbaine de manière plus satisfaisante que les modèles à méso-échelle (utilisés seuls). Cependant, elles n'améliorent pas forcément la modélisation des conditions aux limites d'une simulation à l'échelle urbaine et les estimations fournies par celles-ci. Cela est a priori lié au fait que les estimations fournies par le modèle CHIMERE ne sont pas suffisamment satisfaisantes sur notre cas d'étude. Il est néanmoins possible que ces méthodes améliorent les résultats à l'échelle urbaine en utilisant une simulation à l'échelle régionale de meilleure qualité. L'approche d'assimilation de données consiste à combiner les mesures et les données modélisées afin de déterminer la meilleure estimation de l'état d'un système. Durant cette thèse, nous avons étudié trois méthodes d'assimilation de données : la méthode de débiaisement, la méthode que nous avons nommée modulation de la contribution des sources et la méthode Best Linear Unbiased Estimator. Cette étude indique que ces méthodes permettent globalement d'améliorer les estimations fournies par le modèle SIRANE. L'étude de sensibilité vis-à-vis du nombre de mesures utilisées lors de l'assimilation de données indique qu'en général, plus ce nombre est élevé plus les résultats sont satisfaisants. Enfin, les résultats montrent que les performances statistiques associées à ces trois méthodes d'assimilation de données sont globalement comparables entre elles sur notre cas d'étude.

Modélisation de la dispersion atmosphérique à l'intérieur de la canopée urbaine

Author : Lionel Soulhac
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ISBN 13 :
Total Pages : 345 pages
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Book Synopsis Modélisation de la dispersion atmosphérique à l'intérieur de la canopée urbaine by : Lionel Soulhac

Download or read book Modélisation de la dispersion atmosphérique à l'intérieur de la canopée urbaine written by Lionel Soulhac and published by . This book was released on 2000 with total page 345 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Afin d'évaluer les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé et l'environnement, les pouvoirs publics ont souvent besoin d'outils de modélisation fine, permettant d'appréhender l'impact d'un aménagement local, de prévoir les niveaux de concentration et d'informer la population. Le problème, posé par la simulation de la dispersion des polluants à l'échelle locale, est de parvenir à étudier beaucoup de scénarios en prenant en compte un très grand nombre de bâtiments complexes. Pour cela, il est souvent indispensable de développer des approches simplifiées, dans lesquelles seuls les phénomènes physiques prépondérants sont représentés. Dans cet esprit, la modélisation de la canopée urbaine s'appuie généralement sur la notion élémentaire de rue-canyon. Si ce sujet a fait l'objet de nombreuses études dans le passé, plusieurs interrogations subsistent encore concernant les phénomènes mis en jeu à l'intérieur d'une rue et les interactions entre plusieurs rues. Les objectifs de cette étude sont de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent l'écoulement et la dispersion dans une rue et d'en proposer une représentation simplifiée à travers des modélisations opérationnelles. Pour cela, nous avons utilisé des techniques de modélisation numérique et expérimentale. L'approche numérique a été basée sur le code de calcul MERCURE (RANS, du type k-є), adapté à la simulation tridimensionnelle des écoulements atmosphériques. L'approche expérimentale a été mise en œuvre dans la soufflerie atmosphérique de l'École Centrale de Lyon. Les techniques de mesures utilisées (LDA, FID) ont permis de décrire avec précision les champs de vitesse et de concentration à l'échelle d'une rue. Afin d'évaluer l'influence de la géométrie de la rue (rapport d'aspect, dissymétrie) sur la dispersion par vent perpendiculaire, nous avons développé un modèle, basé sur une résolution analytique de l'équation d'advection-diffusion dans un écoulement potentiel. Les comparaisons avec les simulations numériques et expérimentales fournissent des résultats encourageants. Pour décrire le cas d'un vent d'orientation quelconque, nous proposons une décomposition de l'écoulement par rapport aux composantes longitudinales et transversales. Cette décomposition s'avère réaliste dans le cas d'une rue infinie, mais elle est mise en défaut pour une rue de longueur finie. Nous avons ensuite étudié et paramétré les échanges de matière au niveau des intersections en fonction de la géométrie des rues et de la direction du vent. Les résultats indiquent une interaction importante entre l'écoulement dans la rue et dans l'intersection. Enfin, nous avons proposé un modèle permettant d'étendre l'approche rue-canyon à la simulation d'un réseau de rues inter-connectées, afin de pouvoir étudier la dispersion des polluants à l'échelle d'un quartier. Une première application du modèle de dispersion dans un réseau de rues a été réalisée pour étudier la pollution dans un quartier de la ville de Lyon. Les comparaisons effectuées avec des mesures de terrain permettent de confirmer le bon comportement du modèle et illustrent les différentes potentialités de cette approche.

Etude de l'aérosol organique urbain à l'échelle moléculaire

Author : Audrey Lottmann
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Book Synopsis Etude de l'aérosol organique urbain à l'échelle moléculaire by : Audrey Lottmann

Download or read book Etude de l'aérosol organique urbain à l'échelle moléculaire written by Audrey Lottmann and published by . This book was released on 2006 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Du fait de leurs effets négatifs sur la santé humaine et sur l’environnement en général, les particules atmosphériques méritent notre attention. La réglementation européenne est d’ailleurs en pleine évolution. En France, la caractérisation de la composition chimique de la matière organique particulaire est encore largement insuffisante. Ce travail s’inscrit dans la problématique générale d’une meilleure connaissance de la composante organique de l’aérosol. Dans un premier temps, une étude bibliographique approfondie a permis de révéler les sources dominantes d’aérosols organiques en zone urbaine. La circulation automobile, les émissions liées à la combustion de biomasse ainsi que les émissions liées aux activités de cuisine en ressortent comme majoritaires. Il s’agit alors de sélectionner les traceurs qui s’y rapportent, et devant répondre à un certain nombre de critères. Nous nous sommes néanmoins interrogés quant à la validité de ces traceurs, et avons mené un certain nombre de tests à la source. Des prélèvements de particules PM10 et PM2.5 ont été effectués sur un site urbain de fond à Strasbourg (67), sur une durée d’une année, afin de mettre en évidence une variabilité de la composition chimique de l'aérosol organique, ainsi que l'influence de telle ou telle source. Des collectes ont également été réalisées sur le site du Centre de Recherche TOTAL de Solaize (69), afin de disposer de prélèvements soumis à une influence industrielle et autoroutière directe. Une fois collectées sur le filtre en quartz par des collecteurs grand volume Digitel DA 80, les particules sont extraites au soxhlet, puis séparées en 3 fractions par Chromatographie Flash afin de diminuer le bruit de fond, pour être ensuite analysées.-fraction apolaire : les alcanes linéaires, le phytane et le pristane par CG-DIF en étalonnage externe ;-fraction semi polaire : les HAP sont analysées par CLHP, en étalonnage externe ; le cholestérol est analysé par CG-SM avec ajout d’un étalon interne, après une dérivatisation au BSTFA + 1% TMCS ; l’analyse du benzothiazole a été tentée par CG-SM mais n’a cependant pas abouti ;-fraction polaire : le levoglucosan est analysé par CG-SM avec ajout d’un étalon interne, après une dérivatisation au BSTFA + 1% TMCS ; les acides n-carboxyliques et les méthoxyphénols sont analysés avec ajout d’un étalon interne, après une dérivatisation au MBDSTFA.Il ressort de cette étude que les concentrations observées à Strasbourg, considéré comme un site urbain de fond, sont généralement plus basses que dans la littérature, où les études sont menées généralement dans de grandes métropoles de Chine ou des Etats Unis par exemple. Strasbourg reste néanmoins une ville relativement touchée par les activités anthropiques (circulation, cuisine, chauffage). Une nette influence saisonnière a été mise en évidence, avec des concentrations plus élevées en hiver qu’en été. Les concentrations relevées à Solaize sont bien plus élevées que celles de Strasbourg (caractéristiques d’un site urbain de fond), reflétant l’activité industrielle, en plus d’une circulation autoroutière marquée.

Modélisation de la pollution atmosphérique régionale

Author : Laurent Menut
Publisher : ISTE Group
ISBN 13 : 1789481023
Total Pages : 260 pages
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Book Synopsis Modélisation de la pollution atmosphérique régionale by : Laurent Menut

Download or read book Modélisation de la pollution atmosphérique régionale written by Laurent Menut and published by ISTE Group. This book was released on 2024-05-03 with total page 260 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Si l’étude des problèmes de pollution atmosphérique est déjà ancienne, la prise de conscience de l’impact de l’humain sur la dégradation de son propre environnement est récente. Que ces impacts soient directs et rapides, ou lents et indirects, le développement d’un modèle de chimie-transport peut apporter des réponses à des questions telles que : quels sont les impacts des polluants sur la santé ? Quel est l’impact de la pollution sur le climat ? Modélisation de la pollution atmosphérique régionale reprend les différents principes de base et les étapes de la modélisation : définition, observations, outils, approches, techniques numériques sont ainsi présentés. La modélisation étant une simplification de la réalité dans un cadre d’étude particulier, on cherchera à montrer si les processus à représenter, comme les émissions, la chimie ou les dépôts, sont bien modélisés. Pour chaque processus, l’ouvrage présente les hypothèses simplificatrices qui ont été faites, étudie les voies d’amélioration possibles et examine l’impact de ces simplifications sur les résultats recherchés.

Modélisation multi-échelle de la dynamique des panaches d'aérosols naturels en Afrique

Author : Christel Bouet
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ISBN 13 :
Total Pages : 213 pages
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Book Synopsis Modélisation multi-échelle de la dynamique des panaches d'aérosols naturels en Afrique by : Christel Bouet

Download or read book Modélisation multi-échelle de la dynamique des panaches d'aérosols naturels en Afrique written by Christel Bouet and published by . This book was released on 2007 with total page 213 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le but de cette étude était de documenter aussi précisément que possible le bilan de masse des aérosols minéraux désertiques qui sont des acteurs importants du système climatique terrestre puisqu'ils présentent un flux en masse annuel égal à environ la moitié du flux d'aérosols total. La mise en évidence de certains cas délicats à modéliser a conduit à mettre l'accent, dans ce travail, sur deux problèmes clefs de l'Afrique du nord : la région de Bodélé, du fait d'une topographie locale complexe, et les lignes de grains sahéliennes dont l'interaction avec les émissions d'aérosols minéraux reste encore largement inconnue. Cette étude a été réalisée à l'échelle méso haute résolution en utilisant le modèle Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) couplé en ligne avec le Dust Production Model (DPM) développé par Marticorena et Bergametti [1995] et Laurent [2005]. Afin d'examiner la capacité de ce modèle à reproduire les émissions d'aérosols minéraux dans la région complexe de Bodélé, nous avons tout d'abord modélisé la période correspondant à la campagne Bodélé Dust Experiment 2005 (BoDex 2005). Notre modèle a ainsi été capable de reproduire les caractéristiques météorologiques locales (principalement le vent dans les basses couches) ainsi que les concentrations en aérosols minéraux et la structure du panache observées pendant la campagne. Nous avons aussi vérifié que les aérosols émis depuis cette région du monde atteignent le continent sud américain. De plus, cette validation nous a permis de vérifier le constat établi par divers auteurs : les modèles à grande échelle (MCG) ont souvent du mal à reproduire correctement les champs de vent dans la région de Bodélé. Nous avons alors entrepris une étude climatologique (sur l'année 2001) sur une zone étendue autour de la région de Bodélé à différentes résolutions spatiales afin de caractériser les phénomènes de basses couches qui pourraient expliquer ce biais quasi-systématique des MCG. Ce travail a été validé grâce aux données de routine des stations de mesure de surface ainsi que grâce à l'imagerie satellite. Le deuxième cas sur lequel la validation de notre outil était nécessaire est constitué par les événements de ligne de grains qui se succèdent sur la zone sahélienne lors de l'été boréal. Cette validation a été réalisée sur un événement bien documenté des périodes d'observations spéciales 1 et 2 de la campagne Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine (AMMA)

PRISE EN COMPTE D'UNE SOURCE PONCTUELLE DANS UN MODELE REGIONAL DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE

Author : Markus Lipphardt
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ISBN 13 :
Total Pages : 202 pages
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Book Synopsis PRISE EN COMPTE D'UNE SOURCE PONCTUELLE DANS UN MODELE REGIONAL DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE by : Markus Lipphardt

Download or read book PRISE EN COMPTE D'UNE SOURCE PONCTUELLE DANS UN MODELE REGIONAL DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE written by Markus Lipphardt and published by . This book was released on 1997 with total page 202 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CE TRAVAIL DE RECHERCHE EST AXE SUR LE DEVELOPPEMENT ET LA VALIDATION D'UN MODELE DE PANACHE D'UNE SOURCE PONCTUELLE AFIN D'APPORTER A UN MODELE DE QUALITE DE L'AIR A L'ECHELLE REGIONALE LA POSSIBILITE D'AFFINER LA PRISE EN COMPTE DES SOURCES D'EMISSIONS INTENSES DE TAILLE INFERIEURES A LA RESOLUTION DU MODELE. DANS LA MODELISATION DU PANACHE, QUATRE NIVEAUX DE COMPLEXITE CROISSANTE SONT ETUDIES. LES MODELES DE PANACHE SONT VALIDES ISOLEMENT DU MODELE A L'ECHELLE REGIONALE PAR CONFRONTATION AUX EXPERIENCES. DANS LES SITUATIONS ETUDIEES, LE MODELE A COURONNES DE FREIBURG ET LUSIS DONNE DE MEILLEURS RESULTATS MAIS LE CALCUL EST RELATIVEMENT LOURD. LE MODELE PROFIL GAUSSIEN AVEC CHIMIE QUELCONQUE EST PLUS RAPIDE ET FOURNIT LE LONG DE L'AXE DU PANACHE DES RESULTATS COMPARABLES A CEUX DU MODELE A COURONNES. LA SURELEVATION DU PANACHE EST DETERMINEE PAR LE MODELE DE NETTERVILLE. IL UTILISE DES PARAMETRES DE TURBULENCE ET DE STABILITE DE L'ATMOSPHERE. ENSUITE, UN MODELE DE COUPLAGE ENTRE LA DISPERSION DU PANACHE EST LA CHIMIE EST DEVELOPPE. IL EST INTEGRE DANS LE MODELE A COURONNES. LA COMPARAISON ENTRE LES RESULTATS DE CALCUL SANS ET AVEC PRISE EN COMPTE DU COUPLAGE MONTRE L'IMPORTANCE DE L'EFFET DE LA TURBULENCE A PETITE ECHELLE SUR LES CONCENTRATIONS MOYENNES DANS UN PANACHE CHIMIQUEMENT REACTIF. LE MODELE DE COUPLAGE EST CONFRONTE AUX MESURES EFFECTUEES EN SOUFFLERIE PAR BUILTJES ET IL EST COMPARE AVEC LE MODELE DE COUPLAGE PROPOSE PAR GEORGOPOULOS ET SEINFELD. DANS LES DEUX CAS, LES COMPARAISONS SONT TRES SATISFAISANTES. PUIS, LE MODELE DU PANACHE EST INTEGRE DANS LE MODELE EULERIEN DE TRANSPORT/CHIMIE AIRQUAL. LE PANACHE EST REPRESENTE PAR SERIE DE BOUFFEES ET L'INTERFACE ENTRE AIRQUAL ET LE SOUS-MODELE DE PANACHE EST ELABOREE DE MANIERE A DECRIRE L'INTERACTION ENTRER LES DEUX ECHELLES. ENFIN, UNE SIMULATION D'UN EPISODE DE POLLUTION SUR LA REGION PARISIENNE EST REALISEE. LE SOUS-MODELE DE PANACHE EST APPLIQUE AUX EMISSIONS DE LA CENTRALE THERMIQUE DANS LE VAL DE MARNE. DES CALCULS D'AIRQUAL SANS ET AVEC LE SOUS-MODELE DE PANACHE SONT EFFECTUES. LA COMPARAISON MONTRE QUE LA PRISE EN COMPTE DES EMISSIONS DE LA SOURCE PAR LE SOUS-MODELE A UNE IMPORTANCE TRES SIGNIFICATIVE EN AVAL DE LA SOURCE JUSQU'A DES ZONES RELATIVEMENT ELOIGNEES.

Modélisation de la production d'aérosols désertiques en régions arides et semi-arides

Author : Béatrice Marticoréna
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ISBN 13 :
Total Pages : 268 pages
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Book Synopsis Modélisation de la production d'aérosols désertiques en régions arides et semi-arides by : Béatrice Marticoréna

Download or read book Modélisation de la production d'aérosols désertiques en régions arides et semi-arides written by Béatrice Marticoréna and published by . This book was released on 1995 with total page 268 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CE TRAVAIL A PORTE SUR LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE DE PRODUCTION DE POUSSIERES PHYSIQUEMENT EXPLICITE, UTILISABLE A GRANDE ECHELLE ET AUTORISANT A TERME LA PRISE EN COMPTE DES INTERACTIONS CLIMAT-INTENSITE DES EMISSIONS. LE MODELE DE PRODUCTION DEVELOPPE EST BASE SUR LES DEUX PRINCIPAUX FACTEURS GOUVERNANT LES FLUX D'AEROSOLS MINERAUX: LA FORCE DE CISAILLEMENT APPLIQUEE A LA SURFACE ERODABLE ET LA VITESSE-SEUIL D'EROSION. CES DEUX GRANDEURS SONT TRES FORTEMENT LIEES A L'ETAT DE LA SURFACE: LA FORCE DE CISAILLEMENT VA DEPENDRE DE LA VITESSE DU VENT ET DE LA RUGOSITE DU TERRAIN, LA VITESSE-SEUIL D'EROSION EST CONTROLEE PAR LA GRANULOMETRIE DES ELEMENTS MOBILISABLES DU SOL ET PAR L'EFFET PROTECTEUR DES ELEMENTS DE RUGOSITE PRESENTS A LA SURFACE. UNE APPROCHE ORIGINALE DE PARAMETRISATION DU FLUX D'EROSION EN FONCTION DE LA GRANULOMETRIE DU SOL ERODE A D'ABORD ETE DEVELOPPEE. UNE EXPRESSION DE VITESSE-SEUIL DE FRICTION DEPENDANTE DU DIAMETRE DES GRAINS DU SOL (IVERSEN ET AL., 1982) A ETE MODIFIEE POUR S'ADAPTER AU CALCUL DES VITESSES-SEUIL D'EROSION DE SOLS LISSES, CONSTITUES DE GRAINS DE TAILLE VARIEE. NOUS AVONS AINSI PU ATTRIBUER, A CHAQUE CLASSE DE TAILLE DES GRAINS DU SOL, UNE CONTRIBUTION SPECIFIQUE AU FLUX TOTAL, PROPORTIONNELLE A LA SURFACE QU'ELLE OCCUPE AU SOL. POUR ETENDRE CETTE PARAMETRISATION AUX SITUATIONS RUGUEUSES, UN SCHEMA DE PARTITION DE LA FORCE DE CISAILLEMENT DU VENT ENTRE LES PARTICULES ERODABLES ET LES ELEMENTS RUGUEUX A ETE DEVELOPPE. LES VITESSES-SEUIL D'EROSION PEUVENT ETRE DETERMINEES, QUEL QUE SOIT L'ETAT DE RUGOSITE DES SURFACES EN FONCTION D'UN PARAMETRE INTEGRATIF, LA HAUTEUR DE RUGOSITE DE LA SURFACE CONCERNEE. CET ENSEMBLE (PARAMETRISATION DE LA GRANULOMETRIE DES SOLS ET PARTITION DE L'ENERGIE) PERMET DE CALCULER LES VITESSES-SEUIL D'EROSION ET LES FLUX HORIZONTAUX DE POUSSIERES POUR TOUT ETAT DE SURFACE, LISSE OU RUGUEUX. AFIN DE DETERMINER LE FLUX VERTICAL DE POUSSIERES TRANSPORTABLES A LONGUE DISTANCE, UNE RELATION EMPIRIQUE A ETE ET ABLIE A PARTIR DE MESURES COUPLEES DE FLUX VERTICAL ET HORIZONTAL. LA PARAMETRISATION ADOPTEE PERMET DE RELIER LE FLUX DE POUSSIERES PRODUITES AU FLUX HORIZONTAL DE SALTATION EN FONCTION DE LA TENEUR EN ARGILES DES SOLS. LES PRINCIPAUX ELEMENTS CONSTITUTIFS DE CE MODELE DE PRODUCTION DE POUSSIERES ONT ETE VALIDES A MICRO-ECHELLE PAR COMPARAISON AVEC DES DONNEES EXPERIMENTALES. L'APPLICATION DE CE SCHEMA A GRANDE ECHELLE A NECESSITE LE DEVELOPPEMENT DE METHODOLOGIES DE DETERMINATION DES PARAMETRES UTILISES PAR LE MODELE A L'ECHELLE CONSIDEREE. L'ENSEMBLE DE CES PROCEDURES D'ADAPTATION PERMET D'ACCEDER AUX PARAMETRES D'ENTREE DU MODELE A PARTIR D'UNE CARTOGRAPHIE DES ETATS DE SURFACE, NECESSITANT DE DECRIRE LA HAUTEUR MOYENNE DES OBSTACLES, LEUR TAUX DE RECOUVREMENT ET LA TYPOLOGIE MINERALOGIQUE DU SOL CONSIDERE. CETTE CARTOGRAPHIE ETABLIE A PARTIR D'UNE APPROCHE GEOMORPHOLOGIQUE POUR LA MOITIE OCCIDENTALE DU SAHARA ET LES CHAMPS DE VENTS DE SURFACE ECMWF ONT PERMIS DE REALISER DES SIMULATIONS DES EMISSIONS DE POUSSIERES. CES SIMULATIONS ONT ETE CONFRONTEES AUX INDICES DIFFERENCE INFRAROUGE DE POUSSIERES (IDDI), ISSUS DU TRAITEMENT D'IMAGES METEOSAT DANS L'INFRAROUGE THERMIQUE. LES FREQUENCES DE SOULEVEMENT SIMULEES PAR LE MODELE SE SONT AVEREES ETRE EN TRES BON ACCORD AVEC LES FREQUENCES OBSERVEES PAR SATELLITE. UNE COMPARAISON QUANTITATIVE A EGALEMENT ETE EFFECTUEE ENTRE LES INTENSITES DES FLUX SIMULES ET LES COMPTES DIFFERENCE METEOSAT POUR LE MOIS DE MAI 1991. ELLE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE UNE RELATION LINEAIRE ENTRE LE LOGARITHME DES FLUX MOYENS ET LES IDDI, INDIQUANT UNE COHERENCE FORTE ENTRE L'INTENSITE DES FLUX CALCULES ET LES INDICES SATELLITES DE POUSSIERES. LES EMISSIONS ANNUELLES ET MENSUELLES SIMULEES POUR L'ANNEE 1991 ONT ETE COMPAREES AUX ESTIMATIONS ETABLIES PAR D'ALMEIDA (1986) POUR LES ANNEES 1981 ET 1982. LES EMISSIONS ANNUELLES ET LEUR VARIABILITE TEMPORELLE SONT REPRODUITES DE FACON TOUT A FAIT SATISFAISANTE PAR LE MODELE COUPLE A LA CARTOGRAPHIE DES ETATS DE SURFACE. AU-DELA DE L'APPORT QUE CONSTITUE CE MODELE POUR LES SIMULATIONS DU CYCLE DES AEROSOLS DESERTIQUES ET L'EVALUATION DE LEUR EFFET RADIATIF POTENTIEL, CE TRAVAIL CONSTITUE EGALEMENT UNE ETUDE DE FAISABILITE POUR L'ELABORATION DE MODULES-SOURCE D'AEROSOLS NATURELS AUTORISANT, A TERME, LA PRISE EN COMPTE DES RETROACTIONS EXISTANT ENTRE LE CLIMAT ET LES EMISSIONS

Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne

Author : Romain Blot
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Book Synopsis Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne by : Romain Blot

Download or read book Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne written by Romain Blot and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosols.

Modélisation régionale de la composition chimique des aérosols prélevés au puy de Dôme (France)

Author : Christelle Barbet
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Book Synopsis Modélisation régionale de la composition chimique des aérosols prélevés au puy de Dôme (France) by : Christelle Barbet

Download or read book Modélisation régionale de la composition chimique des aérosols prélevés au puy de Dôme (France) written by Christelle Barbet and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans l'atmosphère, les particules d'aérosol jouent un rôle clef sur le climat et, par leur action sur la qualité de l'air, ont un impact néfaste sur la santé publique. Ces particules sont composées d'un mélange complexe d'espèces inorganiques et organiques formées à partir d'une grande variété de sources. Si les sources et mécanismes de production des espèces inorganiques sont désormais relativement bien connus, la caractérisation de la fraction organique des aérosols est beaucoup plus complexe : elle est constituée d'aérosols organiques primaires, émis directement dans l'atmosphère, et d'aérosols organiques secondaires (AOS) produits par la conversion gaz-particules de Composés Organiques Volatils (COV). Afin de comprendre les processus de formation des aérosols organiques, des modèles tridimensionnels de chimie-transport sont mis en œuvre. Or, à ce jour, les concentrations en aérosols organiques observées dans l'atmosphère demeurent sous-estimées par ces modèles. L'objectif de cette thèse est d'étudier les différents processus de transport, d'émissions et de transformations chimiques intervenant dans la formation des aérosols organiques à partir du modèle de chimie-transport WRF-Chem (Weather Research and Forecasting - Chemistry). Les sorties du modèle ont été comparées à des mesures effectuées à la station du puy de Dôme au cours de trois situations correspondant à trois saisons (automne, hiver, été) durant lesquelles des masses d'air de diverses origines ont été échantillonnées. Ces mesures documentent les conditions météorologiques, les propriétés des espèces chimiques gazeuses et des particules d'aérosol. En particulier, les mesures fournies par un spectromètre de masse (AMS : Aerosol Mass Spectrometer), fournissent de informations détaillées sur la variabilité temporelle de la composition chimique des aérosols et notamment sur leur concentration en masse. Les comparaisons modèle/mesures ont montré que les variations saisonnières de la composition chimique des aérosols observées au puy de Dôme étaient bien capturées par le modèle. Cependant, il s'est avéré que les concentrations en aérosols organiques étaient fortement sous-estimées par le modèle et plus particulièrement lors de la situation d'été. La confrontation des origines des masses d'air simulées par le modèle WRF-Chem à celles déterminées par le modèle lagrangien HYSPLIT reconnu pour l'étude de la dispersion atmosphérique et l'analyse des variations de la localisation du sommet du puy de Dôme vis-à-vis de la couche limite atmosphérique ont mis en évidence que le transport était correctement reproduit par le modèle. Les mesures de gaz disponibles au puy de Dôme ont mis en évidence une forte sous-estimation des concentrations en COV d'origine anthropique simulées par le modèle. Des tests de sensibilité ont été réalisés sur les émissions de ces espèces pour restituer les niveaux de concentration observés. Les émissions et les rendements en AOS des COV d'origine anthropique implémentés dans la paramétrisation VBS dédiée aux aérosols organiques dans le modèle ont pu être modifiés afin de reproduire les niveaux de concentration en aérosols organiques observés au puy de Dôme.

Modélisation multi-échelles de la composition chimique des aérosols

Author : Alexandre Berger
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 192 pages
Book Rating : 4.:/5 (957 download)

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Book Synopsis Modélisation multi-échelles de la composition chimique des aérosols by : Alexandre Berger

Download or read book Modélisation multi-échelles de la composition chimique des aérosols written by Alexandre Berger and published by . This book was released on 2014 with total page 192 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les aérosols atmosphériques jouent un rôle majeur dans les questions environnementales liées au climat, à la qualité de l'air et à la santé humaine. Les aérosols organiques (AO) constituent une part importante de la masse particulaire totale. Or les mécanismes de formation des AO sont mal connus. En particulier, un enjeu actuel reste la définition des composés organiques semi-volatils (COSV) issus de l'oxydation dans l'atmosphère de composés organiques volatils (COV) qui vont condenser sur ou au sein des aérosols préexistants pour former les aérosols organiques secondaires (AOS). De récentes études en laboratoire ont montré la contribution des COV oxygénés (COVO) dans la formation de composés organiques faiblement volatils en phase aqueuse. Ces études restent cependant incomplètes et il y a un besoin urgent de mieux comprendre la photochimie en phase aqueuse des espèces polyfonctionnelles et d'étudier l'influence des paramètres pertinents pour l'atmosphère (pH, concentrations initiales, présence de composés inorganiques) sur les processus de formation des AOS. Ces voies de formation d'AOS doivent être prises en compte dans les modèles atmosphériques. L'objectif de ce travail est d'évaluer la formation potentielle d'AOS produits lors d'un évènement nuageux observé à la station du Puy de Dôme à l'aide de simulations réalisées avec le modèle Méso-NH. Le réalisme des simulations pour la formation des AOS dépend de l'intégration, dans le schéma chimique en phase gazeuse, des espèces chimiques pertinentes, notamment les COV et leurs produits. Le mécanisme ReLACS2 répond à cette exigence et prend en compte à la fois les précurseurs de l'ozone et la formation des AOS. Ce dernier mécanisme est couplé avec le module ORILAM-SOA qui intègre le partitionnement gaz/particule des espèces inorganiques et organiques et les processus de nucléation, de condensation/évaporation, d'activation et de dynamique des aérosols. Dans un premier temps, ce couplage est évalué sur trois cas d'études réels sur l'Europe dans des conditions météorologiques contrastées. Un exercice d'inter-comparaison des modèles Méso-NH et WRF/CHEM ainsi qu'une comparaison de ces modèles avec les observations in-situ sont réalisés. Dans un deuxième temps, un premier travail de développement conduit à inclure les COVO, solubles et légers (jusqu'à 4 carbones), et la réactivité en phase associée, dans le mécanisme ReLACS2, avant de considérer la formation des AOS en phase aqueuse. Un nouveau mécanisme chimique, ReLACS3, est crée. Parallèlement, un second développement permet d'inclure la part des noyaux de condensation nuageux (CCN) dans la chimie de la goutte d'eau pour obtenir un couplage entre la phase gazeuse, aqueuse et particulaire. Avant de tester ces développements, une simulation 2D idéalisée d'un nuage orographique, observé lors d'une campagne de mesures intensives à la station du puy-de-Dôme durant l'été 2011, est réalisée. Cette étude permet de mettre en évidence le potentiel impact de la réactivité en phase aqueuse et de l'activation des CCN sur la formation des AOS.

Contribution des sources d'aérosols au potentiel oxydant

Author : Samuel Weber
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 0 pages
Book Rating : 4.:/5 (123 download)

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Book Synopsis Contribution des sources d'aérosols au potentiel oxydant by : Samuel Weber

Download or read book Contribution des sources d'aérosols au potentiel oxydant written by Samuel Weber and published by . This book was released on 2020 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La qualité de l'air que nous respirons est responsable de nombreuses affections de santé allant de l'asthme aux pathologies cardio-vasculaires ou cancers. À l'échelle mondiale, la mauvaise qualité de l'air représente la 4eme cause de mortalité, principalement due à la présence de particules fines (aérosols ou PM pour particulate matter) de propriétés physico-chimiques très variées et provenant de sources naturelles (forêts, poussières crustales, spray marin, etc.) ou anthropiques (trafic routier, chauffage résidentiel, cuisine, industrie, agriculture, etc.).La diversité considérable de ces PM rend l'évaluation de leur toxicité complexe. Dans cette thèse, une mesure intégratrice des différentes propriétés physico-chimiques des aérosols (taille, forme, solubilité, composition chimique, etc.) est utilisée à travers la métrique du potentiel oxydant (PO) des particules. Cette mesure indirecte des espèces réactives de l'oxygène à travers les tests à l'acide ascorbique (AA) et au dithiothreitol (DTT) permet une vision de l'aérosol plus proche des impacts sanitaires.Afin d'estimer les sources d'émissions responsables du PO, des études approfondies de la géochimie des sources et de leur quantification à travers des mesures longue durée de terrain et l'utilisation du modèle Positive Matrix Factorization (PMF) sont tout d'abord présentées. Les incertitudes des profils chimiques et des contributions des sources de PM sont également quantifiées et la variabilité géochimique entre sites estimée par la méthode deltaTool proposée par le groupe FAIRMODE.Une synthèse à grande échelle spatiale portant sur quinze sites de prélèvements grâce à une étude harmonisée montre la présence de 8 facteurs PMF présents sur l'ensemble du territoire : combustion de biomasse, trafic routier, émissions biologiques primaires, poussières crustales, sel marin agé, MSA-rich, nitrate et sulfate-rich. D'autres facteurs, propres à la spécificité de chacun des sites, sont également bien déterminés.La contribution de ces sources au potentiel oxydant est ensuite étudiée grâce à la mesure conjointe du PO sur les filtres ayants permis les études PMF. Un modèle d'inversion simple (régression linéaire multiple) entre les sources de PM et le PO permet une estimation statistiquement satisfaisante de la contribution des sources au PO. La pertinence géochimique de ce modèle est évaluée à travers son application sur quinze séries annuelles (a minima) de mesure. Les sources présentant un PO intrinsèque les plus élevés sont le trafic routier, la combustion de biomasse, les poussières crustales et dans une moindre mesure les émissions primaires biogéniques pour le test au DTT et la combustion de biomasse et le trafic routier pour le test à l'AA. Ainsi, certaines sources contribuant de façon importante à la masse des PM ne contribuent pas ou peu à leur PO (notamment le nitrate-rich) et l'on observe une redistribution de l'importance des sources de PM selon que la métrique d'observation considérée est la concentration massique ou le potentiel oxydant.Les mesures sur des séries de prélèvements annuels et la grande base de données utilisée regroupant plus de 1700 filtres permet également de mettre en évidence l'importance de l'exposition chronique au PO. L'importance de la combustion de biomasse en hiver, notamment en vallées alpines, fait de cette source la source principale du PO en moyenne annuelle. Cependant, la présence à de plus faibles concentrations mais relativement constantes au cours de l'année fait des émissions primaire du trafic routier la contributrice majeure à l'exposition chronique.Finalement, de par l'estimation robuste d'un PO intrinsèque par typologie de source d'émission, cette thèse ouvre la voie à la prévision du PO par les modèles déterministes et à l'amélioration de la prise en compte du PO dans les études épidémiologiques, étapes importantes afin de permettre, à terme, l'utilisation de cette métrique pour la réglementation de la qualité de l'air.

Modélisation du cycle d'aérosols naturels et anthropiques en Asie orientale

Author : Frédéric Lasserre
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 0 pages
Book Rating : 4.:/5 (868 download)

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Book Synopsis Modélisation du cycle d'aérosols naturels et anthropiques en Asie orientale by : Frédéric Lasserre

Download or read book Modélisation du cycle d'aérosols naturels et anthropiques en Asie orientale written by Frédéric Lasserre and published by . This book was released on 2006 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est une contribution au thème crucial de l'impact climatique de la matière particulaire dans l'atmosphère, dont on soupçonne qu'il pourrait être du même ordre que l'effet de serre des gaz, mais peut-être de signe opposé. L'outil central de ce travail est le modèle météorologique RAMS. Ce travail exploite les rares données de terrain disponibles dans cette région, données indispensables pour la validation des calculs par modèle. Sur la base d'un DPM validé en Afrique, nous proposons ainsi un cadastre d'émission éolienne de poussières désertiques 1°X1° recouvrant les zones désertiques et semi-arides en Mongolie et Chine du Nord. Cette source est validée par l'étude d'une forte tempête de poussieres minérales datant d'Avril 1998. Nous montrons ensuite son aptitude à restituer en détail un épisode de tempête de sable enregistré au printemps 2002 en un site expérimental de la campagne ACE-ASIA. Enfin nous couplons le transport atmosphérique des poussières désertiques issues de ce cadastre avec les émissions de certains des gaz et aérosols les plus représentatifs des émissions anthropiques de polluants en Asie de l'Est. Les processus de transport et de chimie très simplifiés appliqués aux BC (particules carbonées) et au SO2 aboutissent à des mélanges et des captures quantifiables de sulfates par les poussières minérales. Les calculs d'épaisseurs optiques caractéristiques de chaque polluant dans les mélanges sont en bon accord avec les données photométriques (Lidar, AERONET, etc.) et permettent de conclure que le parti pris de notre méthode simplificatrice donne une approche des observations à la fois correcte et aisément interprétable par le nombre réduit des paramètres choisis

The Mediterranean region under climate change

Author : Collectif
Publisher : IRD Éditions
ISBN 13 : 2709922207
Total Pages : 736 pages
Book Rating : 4.7/5 (99 download)

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Book Synopsis The Mediterranean region under climate change by : Collectif

Download or read book The Mediterranean region under climate change written by Collectif and published by IRD Éditions. This book was released on 2018-11-19 with total page 736 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book has been published by Allenvi (French National Alliance for Environmental Research) to coincide with the 22nd Conference of Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (COP22) in Marrakesh. It is the outcome of work by academic researchers on both sides of the Mediterranean and provides a remarkable scientific review of the mechanisms of climate change and its impacts on the environment, the economy, health and Mediterranean societies. It will also be valuable in developing responses that draw on “scientific evidence” to address the issues of adaptation, resource conservation, solutions and risk prevention. Reflecting the full complexity of the Mediterranean environment, the book is a major scientific contribution to the climate issue, where various scientific considerations converge to break down the boundaries between disciplines.

Étude expérimentale et numérique de la dispersion d'aérosols dans le sillage d'une roue de véhicule

Author : Fabien Gérardin
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : pages
Book Rating : 4.:/5 (13 download)

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Book Synopsis Étude expérimentale et numérique de la dispersion d'aérosols dans le sillage d'une roue de véhicule by : Fabien Gérardin

Download or read book Étude expérimentale et numérique de la dispersion d'aérosols dans le sillage d'une roue de véhicule written by Fabien Gérardin and published by . This book was released on 2009 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: S'il est admis que la pollution particulaire observée sur les sites industriels est issue des étapes de production et de fabrication, il est en revanche peu fréquent de considérer le phénomène d'aérosolisation de particules provoqué par le passage du véhicule. Qu'il s'agisse de routes goudronnées ou de voies industrielles, la circulation de véhicule est à l'origine de l'envol de particules présentes naturellement à leur surface. Anecdotique dans certaines situations urbaines, cette source d'émission peut se révéler très préoccupante dans un contexte industriel. L'exposition des travailleurs aux particules dans des secteurs d'activités tels que les carrières, les chantiers BTP, les cimenteries, etc. constitue une préoccupation majeure pour les hygiénistes industriels. Sur la base d'une recherche bibliographique, les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à la caractérisation de la source d'émission principale. Ils visent une description aérodynamique détaillée du sillage d'une roue de véhicule et l'illustration, pour les différentes configurations expérimentales, de la répartition spatiale des particules aérosolisées en aval du point de contact de la roue avec le sol. Ce travail de recherche s'inscrit dans un cadre expérimental élargi à la simulation. Adossé à une étude numérique, l'ensemble de l'expérimentation s'est déroulé en laboratoire dans des conditions opératoires maîtrisées. A terme, cette investigation scientifique posera les fondements d'une réflexion sur les moyens technologiques qui pourront être déployés pour garantir une atténuation significative des émissions de poussières provoquées par la circulation de véhicules en situation industrielle.