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Fiche détaillée Thèses
Université Paul Sabatier - Toulouse III (26/01/2012), Céline Mari (Dir.)
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Modélisation multi-échelle des impacts des feux de végétation sur la dynamique et la chimie de l'atmosphère en région Méditerranéenne
Susanna Strada1

La région Méditerranéenne est particulièrement vulnérable aux feux des végétation qui représentent une menace croissante pour l'environnement et les populations. Les interactions dynamiques et chimiques entre le feu et l'atmosphère se produisent sur plusieurs échelles temporelles et spatiales et leur étude nécessite donc une modélisation couplée. Le couplage numérique entre le modèle atmosphérique Méso-NH, incluant un schéma de chimie réactionnel, et le modèle de propagation de feu en surface ForeFire a été la base méthodologique pour trois études sur les interactions feu-atmosphère. D'abord, les impacts des feux de végétation sur la dynamique et la chimie atmosphérique ont été caractérisés à l'échelle régionale pour l'incendie de Lançon-de-Provence 2005. L'étude montre l'impact des émissions pyrogéniques sur les concentrations de polluants en surface à plus de 30 km sous le vent du feu et un accroissement de la turbulence atmosphérique. Ensuite, une étude sur la hauteur d'injection des produits des feux de végétation a été réalisée qui compare deux paramétrisations des processus convectifs induits par les incendies. Les deux approches (EDMF et PRM) donnent des résultats similaires sur un feu méditerranéen, mais EDMF sous-estime systématiquement les hauteurs d'injection pour les feux tropicaux quelques soient les conditions environnementales, soulignant les limitations des approches paramétrées dans la détermination des hauteurs d'injection. Enfin, le modèle couplé MésoNH-ForeFire utilisé à très haute résolution sur des cas idéaux et sur des feux réels a montré l'amélioration sur la vitesse de propagation du feu du couplage bi-directionnel feu-atmosphère.
1 :  LA - Laboratoire d'aérologie
modélisation couplée feu-atmosphère – émissions pyrogéniques – turbulence atmosphérique – hauteur d'injection

Multiscale modelling of wildfires impacts on the atmospheric dynamics and chemistry in the Mediterranean region
The Mediterranean region shows a marked vulnerability to wildfires that are a rising threat to natural ecosystems and population. A coupled modelling approach allows to explore chemical and dynamical interactions between fire and atmosphere that occur at different spatial and temporal scales. The numerical coupling between the atmospheric model Meso-NH, including a chemical reactive scheme, and the fire spread model ForeFire was the methodology applied to address three studies. Firtsly, wildfire impacts on the atmospheric dynamics and chemistry were investigated at regional scale by modelling the Lançon-de-Provence 2005 wildfire. This study shows the impact of pyrogenic emissions on pollutant concentrations spreading at the surface over 30 km downwind of the fire; the atmospheric turbulence triggered by the fire is also shown. Secondly, a study about wildfire injection height was carried out to compare two parametrisations that describe convective processes associated with wildfires. The two schemes (EDMF and PRM) give similar results once applied to a Mediterranean fire, whereas EDMF systematically underestimates fire injection heights of tropical fires whatever environnemental conditions are. Hence, this work highlights the limits of parametrisations that predict fire injection heights. Finally, MesoNH-ForeFire was applied at high resolution to simulate idealized case studies and large real wildfires. This work shows the improvement in terms of the fire rate of spread that results from the two-way fire-atmosphere coupling.
fire-atmosphere coupled modelling – pyrogenic emissions – atmospheric turbulence – fire injection height

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