Pollution atmosphérique locale hivernale dans l'Arctique

The Arctic is subject to enhanced climate warming compared to the global average, leading to rapid environmental changes, including decreased sea-ice extent. These changes are enabling population growth and enhanced human activity (e.g. shipping and mining) in some areas of the Arctic. This is motivating a drive to improve understanding about local sources of Arctic air pollution, for instance in Arctic urban areas during winter, when extremely cold temperatures drive high emission demands. Moreover, limited solar radiation, strong surface radiative cooling and orographic features promote stable meteorological conditions in the wintertime atmospheric boundary layer (ABL). In these conditions, vertical exchange of pollution is limited by the formation of surface-based and elevated temperature inversion layers. The Fairbanks area in interior Alaska (United States of America) is a representative Arctic area subject to severe wintertime pollution episodes. Fossil fuel power plants are located in urban Fairbanks and near-surface emissions (e.g. heating and transportation) are substantial. The Alaskan Layered Pollution and Chemical Analysis (ALPACA) field campaign in 2022 aimed to improve understanding of air pollution sources, transport and chemical processing under cold and dark conditions in the stratified ABL. This thesis investigates dispersion of local air pollutants: carbon monoxide (CO), sulfur dioxide (SO2), nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) in the Fairbanks area using a Lagrangian particle dispersion model (FLEXPART-WRF). Simulations include detailed datasets of emissions from power plant and near-surface sources, together with detailed evaluation against ALPACA-2022 observations (ground-based and vertical profiles), and sensitivity analyses to investigate causes of model biases. The results reveal the importance of accounting for inversion layers in the treatment of power plant emission injection calculations to improve the simulation of power plant plumes in the stratified ABL. Simulation of near-surface CO is driven mainly by meteorology, and to some extent by emission variability. A cold-temperature effect for NOx (NO + NO2) emissions produced by diesel vehicles, that substantially increases emissions at cold temperatures, is required to reduce large negative biases in simulated surface NOx concentrations. Modelled surface pollution is also highly sensitive to the FLEXPART-WRF vertical mixing height. Positive model biases in surface SO2 are markedly driven by this parameter, and to a lesser extent by oxidation to secondary sulfate aerosol and wet and dry deposition. This is because approximately 80 % of SO2 is emitted between 5-18 m altitude (heating), while CO and NOx are emitted mostly at the surface from vehicles. Power plant contributions to surface pollution range between 0.3-2.7 ppb SO2 and 0.6 to 6.4 ppb NOx on average at breathing level (0-10 m). The contributions are intermittent and are dominated by emissions from short stacks (< 30 m high), due to subsidence of pollution trapped within inversion layers when conditions are stable and vertical exchange during less stable conditions. The results show that power plant emissions are contributing to surface air pollution in Fairbanks, notably in the central urban areas where population densities are also highest. Elevated power plant and other elevated sources may be important for regional pollution, background Arctic haze, and aerosol-cloud radiative effects. The results presented in this thesis emphasise the need for improved emission inventories in Arctic environments and simulations of Arctic wintertime boundary layer meteorology, especially since local Arctic emissions are expected to increase in line with future Arctic development and Arctic warming.L'Arctique est soumis à un réchauffement climatique accru par rapport à la moyenne mondiale, entraînant des changements environnementaux rapides, notamment une diminution de l'étendue de la banquise. Ces évolutions favorisent la croissance démographique et les activités humaines (par exemple, le transport maritime et l'extraction minière) dans certaines zones. Cela motive un effort pour mieux comprendre les sources locales de pollution atmosphérique, notamment dans les zones urbaines arctiques en hiver, où des températures extrêmement froides augmentent fortement les émissions. Par ailleurs, le faible rayonnement solaire, le refroidissement radiatif intense de la surface et les reliefs favorisent des conditions météorologiques stables dans la couche limite atmosphérique (CLA) hivernale, limitant les échanges verticaux via des couches d'inversion près de la surface ou en altitude. Fairbanks, en Alaska (États-Unis), illustre bien ces défis, avec de graves épisodes de pollution hivernale. La ville abrite des centrales électriques aux combustibles fossiles et des sources d'émissions proches de la surface (chauffage, transports). La campagne de terrain Alaskan Layered Pollution and Chemical Analysis (ALPACA) en 2022 visait à mieux comprendre les sources de pollution, leur transport et leur transformation dans des conditions froides et sombres au sein de la CLA stratifiée. Cette thèse analyse la dispersion du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de soufre (SO2), du monoxyde d'azote (NO) et du dioxyde d'azote (NO2) à Fairbanks grâce au modèle de dispersion particulaire FLEXPART-WRF. Les simulations incluent des données détaillées sur les émissions des centrales et des sources proches de la surface, ainsi qu'une comparaison approfondie avec les observations d'ALPACA-2022 (de surface et de profils verticaux) et des analyses de sensibilité pour explorer les biais du modèle. Les résultats mettent en évidence l'importance de prendre en compte les couches d'inversion pour améliorer la simulation des panaches des centrales dans la CLA stratifiée. La simulation des concentrations de CO à la surface dépend principalement de la météorologie et, dans une certaine mesure, de la variabilité des émissions. Un effet lié aux températures froides accroît les émissions de NOx (NO + NO2) des véhicules diesel, ce qui réduit les biais négatifs du modèle. La pollution modélisée est aussi sensible à la hauteur de mélange vertical dans FLEXPART-WRF ; les biais positifs pour le SO2 sont influencés par ce paramètre, et dans une moindre mesure par l'oxydation en aérosols sulfatés et les dépôts. Environ 80 % du SO2 est émis entre 5 et 18 m d'altitude (chauffage), tandis que CO et NOx proviennent principalement des véhicules. Les centrales contribuent à la pollution de surface à hauteur de 0,3-2,7 ppb pour le SO2 et 0,6-6,4 ppb pour le NOx en moyenne à hauteur respirable (0-10 m). Ces contributions, souvent issues de cheminées courtes (< 30 m), augmentent sous des couches d'inversion ou par redistribution lors de conditions moins stables. Ces émissions et celles d'autres sources en altitude influencent aussi la pollution régionale, la brume arctique de fond et les effets radiatifs des aérosols sur les nuages. Les résultats soulignent la nécessité d'améliorer les inventaires d'émissions et les simulations météorologiques adaptées à la CLA hivernale en Arctique, surtout dans un contexte de développement accru et de réchauffement continu de la région

Hydrodynamical simulations of proto-Moon degassing

International audienceModeling the isotopic and elemental abundance of the bulk silicate Moon represent major challenges. Similarities in the non-mass dependent isotopic composition of refractory elements with the bulk silicate Earth suggest that both the Earth and the Moon formed from the same material reservoir. On the other hand, the Moon's volatile depletion and isotopic composition of moderately volatile elements points to a global devolatilization processes, most likely during a magma ocean phase of the Moon. Here, we investigate the devolatilization of the molten Moon due to a tidally-assisted hydrodynamic escape, first proposed by Charnoz et al. (2021), with a focus on the dynamics of the evaporated gas. Unlike the 1D steady-state approach of Charnoz et al. (2021), we use 2D time-dependent hydrodynamic simulations carried out with the FARGOCA code modified to take into account the magma ocean as a gas source. Near the Earth's Roche limit, where the proto-Moon likely formed, evaporated gases from the lunar magma ocean form a circum-Earth disk of volatiles, with less than 30% of material being re-accreted by the Moon. We find that the measured depletion of K and Na on the Moon can be achieved if the lunar magma-ocean had a surface temperature of about 1800-2000 K. After about 1000 years, a thermal boundary layer or a flotation crust forms a lid that inhibits volatile escape. Mapping the volatile velocity field reveals varying trends in the longitudes of volatile reaccretion on the Moon's surface: material is predominantly re-accreted on the trailing side when the Moon-Earth distance exceeds 3.5 Earth radii. For k2/Q values of 0.0003 and 0.03, 60% and more than 99% of the volatile material, respectively, is re-accreted on the trailing side, suggesting a dichotomy in volatile abundances between the leading and trailing sides of the Moon. This dichotomy may provide insights on the tidal conditions of the early molten Earth. In conclusion, tidally-driven atmospheric escape effectively devolatilizes the Moon, matching the measured abundances of Na and K on timescales compatible with the formation of a thermal boundary layer or an anorthite flotation crust

The First Near-Real-Time Compatible Numerical Method for Co-Seismic Ionospheric Disturbances Simulation

International audienceNumerous studies demonstrated a huge potential for ionospheric total electron content (TEC) measurements to be included in earthquake and tsunami risk assessments. However, up to now, only a few methodologies or tools can be used in near-real-time (NRT) for these purposes. For the first time, this study presents a method allowing for fast simulations of Co-Seismic Ionospheric Disturbances (CSID) or ionoquakes. The new analytical simulation code models the propagation of acoustic-gravity waves (AGWs) generated by a co-seismic uplift of the ground/seafloor, by resolving the governing equations in the time-altitude-horizontal domain. The method models the near-field CSID in about 60 s of simulation time, that is, before the waves are detected in the ionospheric TEC measurements. The developed method is, therefore, among the first most promising products in Ionospheric Seismology that can be used for NRT applications, such as tsunami early warning

Visualising Flood Frequency, Flood Volume and Mitigation of Extreme Events

International audienceTwo novel visualisation tools on extreme flooding are considered and their appeal discussed. First, an overview of the Wetropolis Flood Demonstrator is given. This is a portable set-up that showcases what a return period of an extreme flood event is: it has been received well by the general public. Second, a novel graphical cost-effectiveness diagnostic aimed at the public and decision-makers is explained: it has already led to increasing stakeholder participation in flood-mitigation planning

Les ports de la Seine de la révolution industrielle à la mondialisation

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Mercury contamination in the European green toad Bufotes viridis in Vienna, Austria.

International audienceMercury (Hg) contamination affects all ecosystems worldwide. Its deleterious effects on wildlife and humans encompass a diversity of impacts from individual to population levels. In the present study, we quantified Hg concentration across various tissues (blood, brain, muscle, and toe) of green toads (Bufotes viridis) and investigated the use of toe clips as a proxy of Hg concentration in internal tissues, including the brain. Our results show distinct patterns of Hg contamination across tissues, with the highest Hg concentration in the blood with 1.496 ± 0.772 µg.g−1 dry weight (dw), followed by muscle tissue with 0.687 ± 0.376 µg.g−1 dw, brain tissue with 0.542 ± 0.319 µg.g−1 dw, and toes with 0.229 ± 0.143 µg.g−1 dw. A strong relationship has been found between toe and brain Hg concentrations (R2 = 0.857, p &lt; 0.001). These results emphasize the potential of toe clipping as a reliable, non-lethal method for predicting brain Hg concentrations in the green toad. Further, results open the possibility of assessing the potential association between Hg contamination and the cognitive performance of amphibians

When stelae regain their colors: The contribution of hyperspectral imaging to the identification and mapping of pigments on French stelae (Vaucluse)

Book of abstracts of the Conference Zalozňik: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Ta publikacija je na voljo samo v obliki e-knjige. Vse pravice pridrzǎne © Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijoInternational audiencePublisher: University of Ljubljana, Faculty of Chemistry and Chemical Technology This publication is available only in e-book format. All rights reserved © University of Ljubljana, Faculty of Chemistry and Chemical TechnologyÉditeur : Université de Ljubljana, Faculté de chimie et de technologie chimique Cette publication est disponible uniquement au format e-book. Tous droits réservés © Université de Ljubljana, Faculté de chimie et de technologie chimiqueZalozňik: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Ta publikacija je na voljo samo v obliki e-knjige. Vse pravice pridrzǎne © Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologij

Des parasites zoonotiques dans un poisson introduit de manière non-contrôlée : le cas de la perche en Corse

International audienceLes introductions d’espèces ont un impact majeur sur les écosystèmes d’eau douce, particulièrement en milieu insulaire. De nombreuses espèces ont été introduites en Corse (Méditerranée nord-occidentale), dans le cadre de programmes officiels ou en dehors. Les impacts potentiels de l’introduction de poissons dulçaquicoles sur l’écosystème receveur sont nombreux, et incluent la co-introduction de pathogènes, y compris de parasites. A la suite d’un signalement de parasites dans les prises d’un pêcheur récréatif, un échantillon de perches Perca fluviatilis Linnaeus, 1758 introduites, provenant de la retenue de barrage de Padula a été examiné. La présence en Corse de ce poisson a été signalée pour la première fois en 1984, mais sa date et source d’introduction sont inconnues. Ces analyses sont les premières menées sur cette espèce dans l’île. Les objectifs de ce travail étaient d’identifier les parasites présents chez la perche dans la retenue de Padula et de discuter de leur origine et des potentielles conséquences de leur présence en termes de santé animale et humaine.Nous avons pu mettre en évidence la présence de stades larvaires de deux parasites zoonotiques chez les perches de Padula : le nématode Eustrongylide sp. et le digène Clinostomum complanatum, pour lesquels ce signalement est le premier sur le territoire français. Ils ont été identifiés par une approche moléculaire à l’aide des marqueurs nucléaires ITS pour C. complanatum, et mitochondrial de la sous-unité 1 de la cytochrome oxydase (COI) pour Eustrongylides a été identifié au niveau du genre par barcoding du COI. La présence de ces parasites en Corse pourrait être le résultat d’une co-introduction avec des poissons-hôtes introduits ou d’un transport par des oiseaux (hôtes définitifs). Leur cycle de vie semble pouvoir être complété en Corse, tous les hôtes nécessaires étant disponibles dans l’île. De plus ce cycle est probablement facilité par les introductions passées de perches et autres poissons, qui sont des hôtes intermédiaires.La présence d’Eustrongylides sp. et de C. complanatum en Corse est préoccupante du point de vue de la santé animale et de la santé humaine. En effet, ces parasites sont capables d’utiliser une large gamme d’amphibiens comme hôtes intermédiaires, et la Corse abrite trois espèces d’amphibiens endémiques. De plus, il existe des signalements de cas humains pour Eustrongylides spp., principalement en Amérique du Nord, et pour C. complanatum, principalement dans l’est de l’Asie. Ces parasites sont capables d’infester l’Homme par la consommation de poissons crus ou insuffisamment cuits.La détection de ces parasites zoonotiques résultant du signalement d’un pêcheur récréatif, les résultats de cette étude soulignent la nécessité pour la recherche de travailler avec les usagers des écosystèmes et de rester à l’écoute de leurs préoccupations. Par ailleurs, la présence de la perche en Corse, en ayant le potentiel d’impacter la santé de l’écosystème, la santé animale et la santé humaine, illustre l’interconnectivité de ces santés telle que décrite dans le concept One Health

Site U1605

International audienc

Multipoint Observations of Magnetic Reconnection in the Martian Magnetotail Triggered by an Interplanetary Magnetic Field Rotation

International audienceAbstract The induced magnetosphere of Mars is highly dynamic, driven by both the upstream solar wind and the planet’s crustal magnetic fields. This variability can occur on timescales much shorter than a single spacecraft orbit, making it difficult to distinguish between spatial and temporal variations in the induced magnetosphere. In this study, we utilize simultaneous multipoint observations from the Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) and Tianwen-1 missions to investigate how the induced magnetosphere responds to dynamic changes in the solar wind. We report a magnetic reconnection event observed by MAVEN in the Martian magnetotail, occurring a few minutes after an interplanetary magnetic field (IMF) rotation observed by Tianwen-1 in the upstream solar wind. This reconnection event is characterized by clear Hall magnetic field signatures and high-speed ion jets, indicating the presence of a diffusion region. Our analysis of the change in the magnetic field morphology suggests that this reconnection was likely triggered by this IMF rotation, occurring during the resulting reconfiguration of the induced magnetosphere. This multipoint study demonstrates the important role of dynamic upstream solar wind conditions, particularly IMF rotations, in driving the plasma processes in the Martian magnetotail, contributing to our understanding of solar wind energy and momentum transfer and their roles in ion escape in Mars’s hybrid magnetosphere