Modélisation des flux d'ozone sur les couverts agricoles: Prédiction et partition des dépôts stomatique, cuticulaire et sol - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Modélisation des flux d'ozone sur les couverts agricoles: Prédiction et partition des dépôts stomatique, cuticulaire et sol

Patrick Stella

Résumé

Ozone (O3) is a natural compound of the Earth’s atmosphere. In the stratosphere, it plays a beneficial role by limiting the amount of ultraviolet radiations reaching the Earth’ surface. However, in the troposphere, O3 is a strong oxidant responsible for damages on materials, human (and animals) health and plants. In addition, tropospheric ozone is a strong greenhouse gas contributing significantly to global warming. The dry deposition to the Earth’s surface is a major removal pathway of tropospheric ozone. Since ozone is hardly soluble in water, it is mainly deposited to terrestrial ecosystems. It is now well established that dry deposition of ozone follows three pathways: soil, cuticular and stomatal. However, the environmental factors and underlying processes controlling each deposition pathways are quite uncertain. In addition, the lack of parameterisation and deposition model induces large uncertainties in global dry deposition estimates and therefore in the estimation of tropospheric ozone budget. This thesis consisted in elaborate a model of ozone dry deposition taking into account each deposition pathway whatever the development stage of the canopy. Due to the lack of parameterisation for the soil resistance, a specific study was carried out. We found that soil ozone resistance was highly variable and depended on surface relative humidity. Owing to this work, a parameterisation of soil resistance was established. The ozone deposition was then modelled by coupling an energy balance model with an ozone deposition model. The model was developed and validated against measurements carried out over several canopies in different regions of France. The results indicated that measurements and model agreed globally well for the different sites and crops considered, in spite of few discrepancies during bare soil and early growth attributed to site-specific soil resistance and during late senescence attributed to chemical reactions between ozone and volatile organic compounds. The model was finally used to establish the stomatal, soil and cuticular ozone budgets of agroecosystems. The results indicated that non-stomatal deposition, in particular the soil pathway, dominated the ecosystem budget.
L’ozone (O3) est un composé naturel de l’atmosphère terrestre. Dans la stratosphère, l’ozone joue un rôle bénéfique en limitant la quantité de rayonnement ultraviolet arrivant à la surface terrestre. Cependant, dans la troposphère, l’ozone est un puissant oxydant responsable de dommages sur les matériaux, la santé humaine et les végétaux. De plus, il contribue significativement au réchauffement climatique en tant que gaz à effet de serre. Le dépôt sec à la surface de la Terre est une voie majeure de destruction de l’ozone. Etant peu soluble dans l’eau, il est principalement déposé à la surface des écosystèmes terrestres. Il est bien admis que ce dépôt s’effectue selon trois voies : le dépôt au sol, sur les cuticules et les stomates. Cependant, les facteurs environnementaux et les processus sousjacent restent mal définis et peu de paramétrisations sont établies. Ce manque de connaissances provoque de fortes incertitudes concernant l’estimation du dépôt sec à l’échelle globale, et donc de l’estimation du budget troposphérique d’ozone. Le travail de cette thèse consiste à établir un modèle de dépôt sec d’ozone, capable à la fois de prédire le dépôt total mais également de le partitionner, et ce quelque soit le stade de développement du couvert. Une étude spécifique concernant la résistance de sol a d’abord été menée afin de mettre en évidence les facteurs environnementaux contrôlant celle-ci. Grâce à cette étude, nous avons pu établir une nouvelle paramétrisation de la résistance de sol en fonction de l’humidité relative de surface. Le dépôt d’ozone a ensuite été modélisé en couplant un modèle de bilan d’énergie et un modèle de dépôt d’ozone. La confrontation du modèle avec des mesures acquises sur différents sites et différents couverts a montré une bonne concordance entre les deux. Cependant des divergences entre le modèle et les mesures ont été trouvée sur sol nu et début de croissance, attribuées à une résistance de sol spécifique à chaque site, et en fin de sénescence, attribué à une destruction chimique de l’ozone par des composés organiques volatiles émis par les plantes durant cette période. Le modèle a enfin été utilisé pour établir les budgets stomatiques, cuticulaires et sol sur deux agrosystèmes. Les résultats obtenus montrent la dominance du dépôt non stomatique, en particulier au sol, pour les écosystèmes agricoles.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-02810983 , version 1 (06-06-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02810983 , version 1
  • PRODINRA : 51661

Citer

Patrick Stella. Modélisation des flux d'ozone sur les couverts agricoles: Prédiction et partition des dépôts stomatique, cuticulaire et sol. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Pierre et Marie Curie - Paris 6; Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02810983⟩
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