2411 articles – 24 references  [version française]
Detailed view PhD thesis
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (25/01/2002), Florent Dominé (Dir.)
Attached file list to this document: 
PDF
These-Cabanes-2002.pdf(9.8 MB)
Microphysique du manteau neigeux : évolution de la surface spécifique de la neige dans les Alpes et l'Antarctique ; impact sur la chimie atmosphèrique
Axel Cabanes1

La neige recouvre jusqu'à 50 % des surfaces émergées de l'hémisphère Nord en hiver. Une telle importance de la glace à la surface de la terre suggère un fort potentiel d'interaction avec l'atmosphère. De telles interactions ont été mises en évidence ces dernières années, et impliquent des processus complexes, comme la catalyse de réactions hétérogènes ou l'échange de gaz traces réactifs adsorbés à la surface des cristaux de neige, la diffusion en phase solide, les cycles de sublimation/condensation de glace qui entraÎnent des solutés. Leur compréhension et leur quantification requièrent la connaissance de divers paramètres physiques dont la surface spécifique (SS) de la neige, définie comme la surface accessible aux gaz par unité de masse. L'importance de ce paramètre et le peu de données existant dans la littérature a incité à effectuer ce travail sur l'étude de la SS de la neige et son évolution dans le manteau neigeux. La SS a été déterminée par adsorption de méthane à la température de l'azote liquide (77 K). Afin de comprendre les processus responsables de l'évolution de la SS, des macrophotographies et des images obtenues par microscopie électronique à balayage ont été utilisées. L'ensemble de nos résultats (176 mesures de SS) obtenus dans les Alpes et l'Arctique a montré que la SS de la neige est très variable: elle est comprise entre 1540 et 400 cm2/g pour les neiges fraîches et peut descendre jusqu'à 100 cm2/g pour des vieilles neiges. L'étude de l'évolution de la SS indique une décroissance avec le temps qui est due aux transformations morphologiques liées au métamorphisme de la neige. Celles-ci sont essentiellement caractérisées par un arrondissement et un grossissement des cristaux, et par la sublimation des petites structures. La vitesse de décroissance de la SS a également été étudiée à différentes températures. Nos résultats ont montré que la température et le vent sont les deux principaux facteurs qui déterminent la cinétique de décroissance de la SS. A Alert, (Arctique canadien), l'étude détaillée de la microphysique du manteau neigeux a permis de mesurer directement la capacité d'adsorption de gaz traces réactifs par le manteau neigeux. Sa surface totale a été mesurée entre 1160 et 3710 m2/m2. Nous avons ainsi démontré que le manteau neigeux pouvait séquestrer une *grande partie des espèces présentes dans le système (neige + couche limite). Les meSures de SS ont également été utilisées pour déterminer les processus d'incorporation du formaldéhyde dans la neige.
1:  LGGE - Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement
neige – gaz traces – atmosphère – sublimation/condensation – Alpes – Arctique – surface spécifique – métamorphisme – microphysique – manteua neigeux – méthane

Snow covers up to 50% of land masses in the northern hemisphere in winter and its potential for interaction with the atmosphere has been demonstrated by studies in Polar Regions. This can proceed by complex processes that include heterogeneous reactions on the snow surface, adsorption/ desorption of gases, sublimation of snow and its solutes and co-condensation of water vapor and other gases. Understanding and quantifying theses processes requires the knowledge of physical parameters among which the specifie surface area (SSA) of snow. It represents the surface area accessible to gases per mass unit. ln spite of the Importance of this parameter, few data have been obtalned earlier, which led us to perform this study on the SSA of snow and its evolution ln the snowpack. SSA was measured by methane adsorption at liquid nltrogen temperature (77K). In order to understand processes involved ln SSA evolution, photomacrographs and plctures obtained by scanning electronic microscopy were used. SSA values obtained were in the range 1540 to 400 cm2/g for fresh snow. Values decrease down to 100 cm2/g for aged snow. This decrease results from morphological changes associated to snow metamorphism. Temperature and wind are the main factors which drive the kinetics of SSA decrease. At AJert (Canadian Arctic), a detailed study of the microphysics of the snowpack allowed the measurement of the uptake capaclty of adsorbable trace gases by the snowpack. The total surface area of the snowpack ranged from 1160 to 3710 m2/m2. Therefore, we demonstrated that snowpack may sequester most of the species in the (snow + boundary layer) system. SSA values were also used to determinate incorporation pro cesses of formaldehyde in snow.