Les particules
atmosphériques sont un sujet d’importance dans plusieurs couches de la
société. Leur présence dans l’atmosphère est aussi bien une
problématique météorologique et climatique qu’un enjeu de santé
publique, notamment de par l’accroissement des maladies
cardiovasculaires. En particulier, les particules radioactives émises
dans l’atmosphère à la suite d’un accident nucléaire peuvent polluer les
écosystèmes durant plusieurs années. Le récent accident du Centre
Nucléaire de Production d’Électricité de Fukushima Daiichi en 2011 nous
rappelle que, même aujourd’hui, le risque zéro n’existe pas. À la suite
d’une émission dans l’atmosphère, les particules nanométriques diffusent
et s’agglomèrent alors que les particules de plusieurs micromètres
sédimentent. Les tailles intermédiaires vont, quant à elles, pouvoir
être transportées à l’échelle globale dont le mécanisme principal de
rabattement au sol provient des interactions avec les nuages et les
précipitations. Afin d’améliorer la connaissance de la contamination des
sols consécutive à de tels accidents, la compréhension de la capture
des aérosols par les nuages est alors essentielle. Dans ce but, un
modèle microphysique est implémenté dans ce travail, considérant les
mécanismes microphysiques qui interviennent dans la capture des aérosols
par des gouttes de nuage, notamment les forces électrostatiques dès
lors que les radionucléides ont pour propriété de fortement se charger.
Des mesures en laboratoire sont alors réalisées à l’aide de In-CASE
(In-Cloud Aerosols Scavenging Experiment), expérience conçue dans ce
travail, afin de comparer le modèle développé aux observations, et ce,
toujours à une échelle microphysique où les paramètres d’influence
régissant la capture au sein du nuage sont contrôlés. Par ailleurs, des
systèmes de charge des particules et des gouttes sont conçus pour
soigneusement maîtriser les charges électriques, tandis que l’humidité
relative est précisément pilotée. Les nouvelles connaissances de la
capture des particules par des gouttes de nuage qui en découlent,
concernant entre autres les effets électrostatiques, sont ensuite
incorporées au modèle de nuage convectif DESCAM (Detailed SCAvenging
Model). Ce modèle à microphysique détaillée décrit un nuage de sa
formation jusqu’aux précipitations, permettant d’étudier l’impact des
nouvelles données sur le rabattement des particules à méso-échelle. De
plus, des modifications sont apportées à DESCAM pour élargir l’étude aux
nuages stratiformes qui constituent en France, la majorité des
précipitations. À terme, cette étude ouvre la voie à l’amélioration de
la modélisation du rabattement atmosphérique des particules, et
notamment à la contamination des sols dans les modèles de crise de
l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire.