Etude de l’évolution des propriétés des aérosols en fonction de l’humidité relative

Etude de l’évolution des propriétés des aérosols en fonction de l’humidité relative.

Doctorante: Danielle ELHAJJ

Les particules d’aérosols modifient le bilan radiatif global de la Terre par diffusion et absorption du rayonnement solaire. Les techniques de mesures in-situ reposent sur une observation des aérosols à des humidités relatives plus faibles (RH ≤50%) que l’humidité relative ambiante. La quantité de vapeur d’eau absorbée par un aérosol influe sur ses propriétés optiques et donc sur l’épaisseur optique des aérosols (Aerosol Optical Depth ou AOD en anglais). Même si mieux connaitre l’impact de l’hygroscopicité sur les propriétés optiques est indispensable à une meilleure caractérisation de l’effet radiatif des aérosols, la prise en compte du caractère hygroscopique des aérosols est actuellement très mal quantifiée par les modèles théoriques (Mie) et atmosphériques. Peu d’expériences de fermeture existent sur la comparaison de mesures in-situ des propriétés physiques et optiques des aérosols à des conditions d’humidité ambiante.

Ce travail de thèse consistera à étudier l’évolution des propriétés optiques (diffusion et absorption), physique (taille et nombre) et chimique (partie soluble et insoluble) des aérosols à différentes humidités. L’étude s’appuiera sur des mesures en laboratoire effectuées au moyen d’ instruments de pointe tel qu’un microscope à force atomique (AFM), un néphélomètre et un aethalomètre qui pourront fonctionner à humidité contrôlée. Trois grands types d’aérosols seront étudiés : des aérosols marins (hygroscopicité importante), des aérosols de combustion et des poussières désertiques dont les propriétés hygroscopiques dépendent de leur état de mélange (hygroscopicité de faible à modérée). Ces aérosols seront soumis à des humidités relatives différentes et les modifications de leurs propriétés seront mesurées tout au long d’un cycle d’humidité relative (d’environ 30% jusqu’à 90%) et pour plusieurs cycles successifs. Les observations de l’évolution des propriétés physiques, chimiques et optiques des aérosols seront alors comparées avec des résultats de modèles classiques tels que les modèles de Mie. Cette comparaison permettra de mettre en évidence, d’estimer et de corriger les erreurs des modèles classiques. De la même manière, la prise en compte des propriétés hygroscopiques des aérosols dans les modèles atmosphériques (RAMS, WRF,…) pourra être étudiée et améliorée. Les effets des processus d’évapo-condensation seront abordés par application de plusieurs cycles d’humidité successifs, ce qui permettra de simuler des cycles d’activation des aérosols dans les nuages (Liu et al., 2008).

Directrice de thèse : Isabelle Chiapello (LOA)
Co-encadrants : Marie Choël (LASIR), Suzanne Crumeyrolle (LOA)

Laboratoires: LOA-LASIR

Financement: Région / Labex CaPPA