Thèse de Meryll Le Quilleuc
Soutenance de thèse
Amphithéâtre Pierre Glorieux - CERLA
SOUTENANCE DE THÈSE de Meryll Le Quilleuc - laboratoire LOG
Résumé:
Les aérosols désertiques émis dans les régions arides et semi-arides constituent un élément actif du
système climatique global. En effet, de par leurs propriétés optiques et leur rôle dans les processus de
nucléation dans l’atmosphère, ils ont un impact sur le bilan radiatif et le cycle hydrologique. Ils ont
également une influence sur les cycles biogéochimiques marins et continentaux par l’apport de micronutriments
dans les régions où ils se déposent. Par ailleurs, les aérosols désertiques sont des indicateurs des changements paleo-environnementaux dans les archives sédimentaires. L’impact de
l’aérosol minéral dans le système climatique dépend de la quantité de particules émises dans
l’atmosphère, de leur distribution granulométrique et de leur composition géochimique. Ces
paramètres sont cependant souvent insuffisamment quantifiés, en particulier dans la région du Sahara
et du Sahel (plus importante source au monde), du fait des très nombreuses zones d’émission et de
leur caractère intermittent. Les caractéristiques des retombées de l’aérosol saharien sont
singulièrement mal connues ; celles-ci sont pourtant essentielles pour estimer son impact sur les
cycles biogéochimiques, faire le lien avec les dépôts sédimentaires, et contraindre les modèles
atmosphériques de transport. Une étude de dépôts éoliens a été réalisée sur la côte sénégalaise dans
l’objectif d’améliorer nos connaissances sur la composition chimique des aérosols transportés sur la
marge ouest africaine et la signature chimique des régions sources. Dans ce cadre, un capteur passif a
été mis en place en 2006 à Mbour, permettant de construire une série temporelle continue de dépôt
d’aérosols désertiques avec un pas d’échantillonnage d’une semaine ou moins. La composition
élémentaire de la fraction silicatée inférieure à 30 m de 221 échantillons de dépôt a été déterminée
(incluant une série continue de deux ans entre 2013 et 2015), ainsi que les rapports isotopiques du
strontium (Sr) et du néodyme (Nd) de 42 de ces échantillons. En parallèle, une étude des sources
alimentant notre site d’étude a été réalisée à l’aide de l’indice satellite IDDI et de rétrotrajectoires de
masse d’air (HYSPLIT). L’étude de la série continue de dépôt 2013-2015 a révélé une grande
variabilité dans la composition chimique des particules, suggérant une importante diversité
géochimique des sources. Cette série temporelle a permis de mettre en évidence des changements
saisonniers du flux et de la composition chimique, en lien avec les changements de provenance et de
transport des particules entre la saison sèche (hiver-printemps) pendant laquelle les aérosols sont
apportés par les alizés qui balayent le continent ouest-africain, et la saison humide (été) au cours de
laquelle les dépôts résultent en partie du lessivage par les précipitations de particules transportées à
haute altitude dans la Saharan Air Layer (SAL). L’analyse statistique des rétrotrajectoires de la saison
sèche de la série continue a montré qu’une grande partie des régions sources d’Afrique de l’Ouest
contribuaient aux dépôts collectés à Mbour, en particulier celles du secteur algéro-malien (région du
Tanezrouft) et du secteur sahélien (Mali, Niger, Tchad). Par l’analyse chimique d’échantillons prélevés
quotidiennement et le calcul des rétrotrajectoires, il a été possible de caractériser chimiquement
plusieurs secteurs de sources, en particulier le secteur algéro-malien, principale région contributrice
pendant la saison sèche à Mbour et donc, par extension, pour l’Atlantique tropical nord-est. Dans une
certaine mesure, les différents secteurs de sources ont pu être différenciés, en particulier à l’aide des
terres rares et des rapports isotopiques du Sr et du Nd. La signature élémentaire des dépôts durant la
saison humide, lors du transport dans la SAL, a aussi pu être caractérisée. L’analyse de particules en
suspension – fraction totale (« TSPM ») et fraction <10 m (« PM10 ») – a également été réalisée,
permettant de comparer les compositions chimiques selon le type d’échantillonnage (dépôts, TSPM et
PM10) et d’estimer l’influence de la granulométrie des particules sur la signature chimique mesurée.
De plus, le système de filtration PM10 que j’ai mis en place à Mbour pendant ma thèse a permis de
mesurer la composition élémentaire de la fraction totale et les taux d’oxydes de fer. L’objectif était de
comparer ces derniers avec les propriétés d’absorption des particules. Les résultats préliminaires
obtenus confirment l’intérêt d’effectuer en parallèle des mesures optiques dans l’atmosphère et des
mesures chimiques au sol afin d’améliorer la télédétection des caractéristiques chimiques des aérosols. Motsclés : aérosols sahariens,flux de dépôts,composition élémentaire (majeurs et traces),rapports
isotopiques (strontium et néodyme),sources du Sahara et du Sahel,rétrotrajectoires de masse
d'air
système climatique global. En effet, de par leurs propriétés optiques et leur rôle dans les processus de
nucléation dans l’atmosphère, ils ont un impact sur le bilan radiatif et le cycle hydrologique. Ils ont
également une influence sur les cycles biogéochimiques marins et continentaux par l’apport de micronutriments
dans les régions où ils se déposent. Par ailleurs, les aérosols désertiques sont des indicateurs des changements paleo-environnementaux dans les archives sédimentaires. L’impact de
l’aérosol minéral dans le système climatique dépend de la quantité de particules émises dans
l’atmosphère, de leur distribution granulométrique et de leur composition géochimique. Ces
paramètres sont cependant souvent insuffisamment quantifiés, en particulier dans la région du Sahara
et du Sahel (plus importante source au monde), du fait des très nombreuses zones d’émission et de
leur caractère intermittent. Les caractéristiques des retombées de l’aérosol saharien sont
singulièrement mal connues ; celles-ci sont pourtant essentielles pour estimer son impact sur les
cycles biogéochimiques, faire le lien avec les dépôts sédimentaires, et contraindre les modèles
atmosphériques de transport. Une étude de dépôts éoliens a été réalisée sur la côte sénégalaise dans
l’objectif d’améliorer nos connaissances sur la composition chimique des aérosols transportés sur la
marge ouest africaine et la signature chimique des régions sources. Dans ce cadre, un capteur passif a
été mis en place en 2006 à Mbour, permettant de construire une série temporelle continue de dépôt
d’aérosols désertiques avec un pas d’échantillonnage d’une semaine ou moins. La composition
élémentaire de la fraction silicatée inférieure à 30 m de 221 échantillons de dépôt a été déterminée
(incluant une série continue de deux ans entre 2013 et 2015), ainsi que les rapports isotopiques du
strontium (Sr) et du néodyme (Nd) de 42 de ces échantillons. En parallèle, une étude des sources
alimentant notre site d’étude a été réalisée à l’aide de l’indice satellite IDDI et de rétrotrajectoires de
masse d’air (HYSPLIT). L’étude de la série continue de dépôt 2013-2015 a révélé une grande
variabilité dans la composition chimique des particules, suggérant une importante diversité
géochimique des sources. Cette série temporelle a permis de mettre en évidence des changements
saisonniers du flux et de la composition chimique, en lien avec les changements de provenance et de
transport des particules entre la saison sèche (hiver-printemps) pendant laquelle les aérosols sont
apportés par les alizés qui balayent le continent ouest-africain, et la saison humide (été) au cours de
laquelle les dépôts résultent en partie du lessivage par les précipitations de particules transportées à
haute altitude dans la Saharan Air Layer (SAL). L’analyse statistique des rétrotrajectoires de la saison
sèche de la série continue a montré qu’une grande partie des régions sources d’Afrique de l’Ouest
contribuaient aux dépôts collectés à Mbour, en particulier celles du secteur algéro-malien (région du
Tanezrouft) et du secteur sahélien (Mali, Niger, Tchad). Par l’analyse chimique d’échantillons prélevés
quotidiennement et le calcul des rétrotrajectoires, il a été possible de caractériser chimiquement
plusieurs secteurs de sources, en particulier le secteur algéro-malien, principale région contributrice
pendant la saison sèche à Mbour et donc, par extension, pour l’Atlantique tropical nord-est. Dans une
certaine mesure, les différents secteurs de sources ont pu être différenciés, en particulier à l’aide des
terres rares et des rapports isotopiques du Sr et du Nd. La signature élémentaire des dépôts durant la
saison humide, lors du transport dans la SAL, a aussi pu être caractérisée. L’analyse de particules en
suspension – fraction totale (« TSPM ») et fraction <10 m (« PM10 ») – a également été réalisée,
permettant de comparer les compositions chimiques selon le type d’échantillonnage (dépôts, TSPM et
PM10) et d’estimer l’influence de la granulométrie des particules sur la signature chimique mesurée.
De plus, le système de filtration PM10 que j’ai mis en place à Mbour pendant ma thèse a permis de
mesurer la composition élémentaire de la fraction totale et les taux d’oxydes de fer. L’objectif était de
comparer ces derniers avec les propriétés d’absorption des particules. Les résultats préliminaires
obtenus confirment l’intérêt d’effectuer en parallèle des mesures optiques dans l’atmosphère et des
mesures chimiques au sol afin d’améliorer la télédétection des caractéristiques chimiques des aérosols. Motsclés : aérosols sahariens,flux de dépôts,composition élémentaire (majeurs et traces),rapports
isotopiques (strontium et néodyme),sources du Sahara et du Sahel,rétrotrajectoires de masse
d'air
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