Devenir des aérosols atmosphériques déposés à la surface de la neige

interactions entre métamorphisme et composition chimique de la neige

Laboratoire/équipe de rattachement : IGE / CHIANTI

Encadrants/ Co encadrants : Didier Voisin

Téléphone/mail des encadrants : didier.voisin univ-grenoble-alpes.fr

Mots clés : physico-chimie de la neige ; Lautaret

Compétences attendues : des bases en python pour le traitement de données

Contexte et objectifs de la mission de stage :

La neige est un élément clé de notre système météorologique et climatique, en particulier en raison de son albédo élevé. Les impuretés telles que la suie et la poussière minérale présentes dans la neige en diminuent l’albédo, ce qui accélère le métamorphisme de la neige et sa fonte. Bien que plusieurs études aient quantifié l’impact radiatif de la poussière sur l’évolution de la neige, de grandes incertitudes demeurent, qui tiennent en particulier aux propriétés optiques exactes des particules impliquées, ainsi qu’à leur position exacte dans le réseau de grains de glace : une particule absorbera d’autant plus la lumière qu’elle sera incluse dans un cristal de glace.
Un projet en cours, (ANR EBONI) est consacré aux interactions physiques entre le métamorphisme de la neige et les impuretés chimiques. Dans le cadre de se projet, une formulation explicite des impuretés a été implémentée dans le modèle de neige CROCUS (Tuzet et al., 2017). Afin de contraindre ce modèle, deux hivers de mesures intensives ont été menées au col du Lautaret. Ces mesures incluent un suivi complet de la physique du manteau neigeux (stratigraphie visuelle, densité, propriétés optiques, taille de grains, albédo spectral) et de sa composition chimique (ions majeurs, carbone suie, concentration et granulométrie des particules insolubles).
La base de données ainsi constituée a déjà permis de mieux contraindre les modèles d’optique du manteau neigeux. L’objectif de ce stage est de poursuivre l’exploitation de cette base de donnée afin de mettre si possible en évidence l’influence de certains processus physiques du métamorphisme de la neige sur le comportement de impuretés chimiques. En effet, la morphologie des grains de neige dans le manteau témoigne de son évolution physique, en particulier les épisodes de fonte partielle. Il s’agira donc d’analyser conjointement les propriétés chimiques et physiques du manteau neigeux, à l’image de l’approche adoptée précédemment en arctique (Voisin et al., 2012). Les mécanismes qui seront particulièrement étudiés concerneront l’influence des épisodes de fonte sur la granulométrie des dusts et sur le comportement des espèces solubles. Les résultats de ces analyses seront par la suite utilisés pour mieux contraindre le modèle.

Références :
Tuzet, F., Dumont, M., Lafaysse, M., Picard, G., Arnaud, L., Voisin, D., Lejeune, Y., Charrois, L., Nabat, P. and Morin, S. : A multilayer physically based snowpack model simulating direct and indirect radiative impacts of light-absorbing impurities in snow, The Cryosphere, 11(6), 2633–2653, doi:10.5194/tc-11-2633-2017, 2017.
Voisin, D., Jaffrezo, J.-L., Houdier, S., Barret, M., Cozic, J., King, M. D., France, J. L., Reay, H. J., Grannas, A., Kos, G., Ariya, P. A., et al. : Carbonaceous species and humic like substances (HULIS) in Arctic snowpack during OASIS field campaign in Barrow, J. Geophys. Res., 117, 17 PP., doi:201210.1029/2011JD016612, 2012.