Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

Les régions arides du sud de la Tunisie sont des zones naturellement très sensibles à l'érosion éolienne. Non seulement les précipitations dans ces régions sont faibles (inférieures à 200 mm), mais les sols sont fins, sableux et peu profonds, c'est-à-dire facilement érodables par le vent. L'utilisation de nouvelles techniques agricoles à la place des techniques traditionnelles a conduit à une augmentation de l'érosion éolienne dans ces régions. Par exemple, l'augmentation croissante de l'utilisation de la déchaumeuse à disques a eu d'importantes conséquences sur la dégradation des champs en modifiant la structure des sols et les caractéristiques de leur surface. Le présent travail de modélisation est centré sur la quantification de la déflation éolienne à l'échelle du sud tunisien en vue de déterminer en particulier les zones les plus sensibles à ce phénomène pour des objectifs de diagnostic et de stratégie de lutte efficace contre l'érosion éolienne. Les flux d'érosion éolienne sur le sud de la Tunisie ont été simulés pour l'année 2008 à une résolution de 10 km x 10 km en prenant en compte le type d'usage des sols et les pratiques agricoles associées à l'aide du modèle d'érosion éolienne Dust Production Model (DPM, Marticorena et Bergametti [1995] ; Alfaro et al. [1998]). Afin de prendre en compte les différents types d'outils agricoles utilisés sur le domaine étudié, les paramétrisations du seuil et du flux d'érosion éolienne en fonction des caractéristiques des billons de labour (hauteur et espacement) développées par Kardous et al. [2005a ; b] ont été intégrées au DPM. [...

Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

La Tunisie, par sa situation géographique, possède un climat diversifié dominé par l'aridité. Globalement, les trois quarts du pays sont menacés par la désertification, les milieux arides de la Tunisie méridionale et centrale et les milieux semi-arides de la Dorsale et d'une partie du Tell septentrional étant plus particulièrement concernés. Ces terres du sud tunisien, au-dessous de l'isohyète 200 mm an-1, connaissent de sérieux problèmes d'ensablement qui résultent de la sévérité des conditions climatiques et d'un mode d'exploitation inapproprié des ressources naturelles qui est à l'origine de la vulnérabilité du couvert végétal naturel et des sols. Par ailleurs, le labour des sols sensibles à l'érosion éolienne pour des pratiques de céréaliculture et de culture des oliviers est à l'origine de l'amplification de ce phénomène au cours des dernières décennies. Le but de cette étude est d'utiliser les résultats de trois expériences menées à l'échelle de la parcelle dans le sud tunisien, pour quantifier l'érosion éolienne sur des surfaces agricoles, pour tester la capacité d'un outil de modélisation numérique à reproduire les flux en masse mesurés. L'approche adoptée repose sur des paramétrisations reliant le flux horizontal de particules aux dimensions géométriques des sillons. La validation expérimentale de cette approche est basée sur différentes expériences de terrain menées sur des parcelles travaillées avec différents outils de labour. Les résultats montrent un bon accord entre simulations et observations

Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

Les régions arides du sud de la Tunisie sont des zones naturellement très sensibles à l'érosion éolienne. Non seulement les précipitations dans ces régions sont faibles (inférieures à 200 mm), mais les sols sont fins, sableux et peu profonds, c'est-à-dire facilement érodables par le vent. L'utilisation de nouvelles techniques agricoles à la place des techniques traditionnelles a conduit à une augmentation de l'érosion éolienne dans ces régions. Par exemple, l'augmentation croissante de l'utilisation de la déchaumeuse à disques a eu d'importantes conséquences sur la dégradation des champs en modifiant la structure des sols et les caractéristiques de leur surface. Le présent travail de modélisation est centré sur la quantification de la déflation éolienne à l'échelle du sud tunisien en vue de déterminer en particulier les zones les plus sensibles à ce phénomène pour des objectifs de diagnostic et de stratégie de lutte efficace contre l'érosion éolienne. Les flux d'érosion éolienne sur le sud de la Tunisie ont été simulés pour l'année 2008 à une résolution de 10 km x 10 km en prenant en compte le type d'usage des sols et les pratiques agricoles associées à l'aide du modèle d'érosion éolienne Dust Production Model (DPM, Marticorena et Bergametti [1995] ; Alfaro et al. [1998]). Afin de prendre en compte les différents types d'outils agricoles utilisés sur le domaine étudié, les paramétrisations du seuil et du flux d'érosion éolienne en fonction des caractéristiques des billons de labour (hauteur et espacement) développées par Kardous et al. [2005a ; b] ont été intégrées au DPM. [...&#93

Influence of Atmospheric Stability on the Size Distribution of the Vertical Dust Flux Measured in Eroding Conditions Over a Flat Bare Sandy Field

International audienceIn spite of their importance for the modeling of the atmospheric cycle of mineral dust, measurements of the intensity and size-distribution of the dust emission flux produced by wind erosion in natural conditions remain rare. During the WIND-O-V's (WIND erOsion in presence of sparse Vegetation) 2017 experiment, 8 major erosion events having occurred on a sandy flat field of southern Tunisia were documented. Consistent with the small size (90 µm) of the erodible sand grains and the low aerodynamic roughness length (Z 0 < 0.079 cm), the threshold for wind erosion was low (= 22 cm s-1). The classical gradient method was applied to assess the size-resolved vertical dust flux, and the stability of the atmosphere quantified by the means of the Richardson number (Ri) as well as of its shear stress () and thermal gradient () components. The vertical dust flux increased with following a power law but the number size- distribution of the dust flux was found to be significantly richer in submicron particles in thermally unstable than in stable periods. This challenges the usual assumption that, independently of their size, the particles smaller than 10 µm follow equally the movements of the air masses in which they are embedded and that the thermal stratification of the surface layer does not affect the size-distribution of the surface flux when measured a few meters above the ground. Finally, we propose a simple empirical method for taking this influence of the thermal instability into account

Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

Cette étude présente une approche par modélisation pour estimer les émissions de particules terrigènes provenant de la région semi-aride sahélienne. Deux modèles spécifiques ont été combinés : l'un pour représenter le couvert herbacé saisonnier au Sahel, l'autre pour quantifier les émissions de particules terrigènes. Le Sahel (12°N&#8211;20°N, 20°W&#8211;35°E) constitue la région d'étude et les simulations ont été effectuées à une résolution spatiale de 0,25° sur une période de 4 ans (2004-2007). Le forçage pluviométrique provient d'un produit satellitaire TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission). Les autres forçages météorologiques ont été fournis par le CEPMMT (Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme). La rugosité aérodynamique de la surface a été estimée à partir d'une paramétrisation empirique pour représenter sa dynamique temporelle à partir des simulations du couvert végétal saisonnier. Les simulations de végétation ont été comparées à des observations satellitaires au préalable. Lorsqu'aucune végétation ne pousse, les propriétés de la surface ont été considérées constantes et déduites de mesures satellitaires. Les flux d'émission annuels simulés sont compris entre 100 et 400 Mt pour l'ensemble de la région considérée, en accord avec des travaux précédents portant sur le Sahara. Leur variabilité interannuelle est aussi en accord avec les observations satellitaires. Nous avons par ailleurs mis en évidence l'existence d&#8217;une "frange émissive saisonnièrement végétalisée" dont la superficie varie selon l'année et pour laquelle les émissions annuelles sont comprises entre 0,5 Mt et 20 Mt pour la période considérée. L'inhibition en masse de ces émissions due à la végétation saisonnière et à l'humidité superficielle du sol sur cette frange varie de 20% à 35%