Etude de la composition chimique de la basse atmosphère des régions cotières antarctiques (station française de Dumont d'Urville)- Antarctique

The geographical and meteorological conditions of polar regions make them of the utmost interest for many environmental studies. Located far away trom continents ( where local sources like wind blow dust, biospheric emissions from vegetation and soils or anthropegenic sources dominate) Antarctic reg...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Ducroz, François
Other Authors: Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph-Fourier - Grenoble I, Michel Legrand
Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
Language:French
Published: HAL CCSD 1996
Subjects:
Online Access:https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766849
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766849/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766849/file/These-Ducroz-1996.pdf
Description
Summary:The geographical and meteorological conditions of polar regions make them of the utmost interest for many environmental studies. Located far away trom continents ( where local sources like wind blow dust, biospheric emissions from vegetation and soils or anthropegenic sources dominate) Antarctic regions have been recognized as having the cleanest atmospheric environment of Southern hemisphere. ln this context, coastal Antarctic areas are particulary well adapted for studying the biogenic emissions from the circumpolar ocean. At the end of 1990, a european program was etablished for the thorough tropospheric chemistry study at the french station (Dumont d' Urville) in Antarctica.The fust part of our study concerned the potential contamination of our site by the base (Dumont d'Urville). It should that the humain activity has a low impact on our sampling, while nearby pingouins rookeries were emitting large amounts of NH3, NH4+, C2O42-, Ca2+, K+, in the atmosphere. The study of atmospheric sulphur species (sulfate and methanesulfonate) showed that sea salt aerosols are fractionned during the winter. The sulfate concentrations in these aerosols are depleted compared to sea water concentrations. Moreover, the Cl-/ Na + ratio are higher in these fractionned aerosols than in sea water. The inter annual variability of atmospheric sulfate concentrations showed a perturbation during the 1991-1992 austral summer. This perturbation is attribued to the gravitational sedimentation of the volcanic plume emitted by the Cerro Hudson eruption. The seasonnality of methanesulfonic acid and non sea salt sulfate is linked to the biological primary productivity of the austral ocean. Also, we demonstrated that the differences in atmospheric concentrations between Dumont d'Urville, Mawson and Georg von Neumayer could be explain by differences in the primary productivity in the sectors of the polar ocean influencing each station. Finally, the atmospheric concentrations of nitrogen species (NH4+, N03-, HN03) suggest that ammonium concentrations measured at Mawson (67.6°S, 62.5°E) are certainly contamined by local rookeries. The sedimentation of Polar Stratospheric Cloud is probably responsable for the saisonnality we observed in the nitrogen oxydes concentrations measured in coastal antarctic areas. L'atmosphère des régions polaires peut être considérée comme une atmosphère de "bruit de fond" à l'échelle d'un hémisphère, et constitue, de ce fait, un terrain privilégié pour appréhender la réponse de l'atmosphère à des phénomènes naturels globaux. Les régions côtières antarctiques sont, elles, particulièrement bien adaptées à l'étude des émissions en provenance de l'océan Austral. Un programme d'étude de la chimie de la troposphère a donc débuté à Dumont d'Urville (66°40' Sud, 140°01Est) fin 1990. Des prélèvements atmosphériques effectués simultanément à Dumont d'Urville et sur une île éloignée de la station ont montré que les activités humaines sur la base n' influençaient pas de manière significative la collecte atmosphérique. En revanche, la présence d'une avifaune abondante perturbe les concentrations atmosphériques en NH3 NH4, C2024 2-, K+, Ca 2+. L'étude des composés soufrés atmosphériques (acide méthanesulfonique et sulfate) a mis en évidence l'existence d'un fractionnement du au gel de l'aérosol marin durant l' hiver. Ce fractionnement se traduit par un déficit de sulfate et une augmentation du rapport Cl -/Na +. Nous avons pu mettre en évidence la présence d'une perturbation en sulfate durant l'été 1991 - 1992 dans la troposphère des régions côtières antarctiques. Cette perturbation est provoquée par la sédimentation du nuage volcanique émis lors de l'éruption du Cerro Hudson (15 août 1991). Par ailleurs, nous avons montré que le cycle saisonnier de ces composés soufrés est corrélé aux variations saisonnières de l'activité phytoplanctonique dans l'Océan Austral. De plus, la variabilité géographique des concentrations atmosphériques peut être expliquée par une différence de productivité entre les différents secteur de l'Océan circumpolaire. Enfin, l'étude des composés azotés atmosphériques (NH4+, HNO3, NO3-) a montré que les valeurs de NH4+ mesurées à Mawson (67.6°S, 62.5°E) sont certainement influencées par l' activité animale. Les variations saisonnières du nitrate atmosphérique peuvent être provoquées par la sédimentation des nuages stratosphériques polaires .