Résumé
Ce projet avait pour objet l’étude de la dispersion du pollen de maïs par une approche mécaniste. L’approche est basée sur l’adaptation de deux modèles physiques de transport et dépôt de particules au cas du pollen de maïs à l’échelle inter-parcellaire. En parallèle, des expérimentations au champ ont été menées de sorte à obtenir les jeux de données nécessaires à la validation de ces modèles (émission, concentrations, dépôts).
D'autres expérimentations en laboratoire ont été conduites pour déterminer les paramètres aérodynamiques du pollen de maïs (vitesse de sédimentation) qui interviennent dans le modèle.
La viabilité du pollen, qui est le facteur clé de la fécondation a été étudié au champ ainsi qu’en conditions contrôlées lors de son dessèchement. Enfin, des études prospectives ont été menées sur la présence et la viabilité du pollen en altitude, par mesure aéroportée. Le pollen de maïs est émis en grande quantité vers l’atmosphère (8 à 800 milliards de grains par hectare et par jour), sa cinétique journalière est marquée par un maximum vers 12h TU, tandis que la cinétique de libération matinale dépend du dessèchement de l’air. Le pollen libéré est de qualité très hétérogène : sa viabilité varie entre 40% et 90%, sa teneur en eau entre 10% et 60%, son diamètre entre 70 et 140 µm, et sa vitesse de sédimentation entre 13 et 29 cm s-1.
Le dépôt tend à décroître de façon inverse à la distance à la source, en moyenne, avec une forte variabilité liée à la situation météorologique et à la rugosité de la surface aval. La viabilité du pollen décroît avec la distance à la source, ce qui ne peut être dû à un dessèchement lors du transport. En effet, il semble en fait que le pollen le plus lourd, qui est aussi le plus humide et plus viable, tombe plus vite que le pollen léger qui est moins humide et donc moins viable.
Le développement des modèles SMOP-2D et Aquilon a été achevé au cours du projet. Ils ont tous deux été validé à des degrés divers. SMOP-2D a été confronté aux mesures de dispersion de pollen de maïs. Il en ressort que le modèle simule bien les niveaux de concentration en aval de la source, mais tend à sous-estimer les dépôts à proximité directe. Cette sous-estimation est attribuée à une mauvaise paramétrisation de la turbulence dans la zone de transition.
Les mesures aéroportées ont permis de mesurer la concentration et la viabilité du pollen de maïs capturé à des altitudes allant de 150 à 1800 m. Les concentrations mesurées varient en moyenne entre 0.2 et 1 grain m-3 dans cette tranche d'atmosphère, et leur variation verticale est typique de celle couramment observée dans une couche limite convective pour d'autres constituants. La viabilité décroît entre 40% près du sol et 10-15% au sommet de la couche limite. Ces résultats suggèrent qu’il existe du pollen viable susceptible d’être transporté pendant la journée à des distances de quelques dizaines de kilomètres.
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Ce projet avait pour objet l’étude de la dispersion du pollen de maïs par une approche mécaniste. L’approche est basée sur l’adaptation de deux modèles physiques de transport et dépôt de particules au cas du pollen de maïs à l’échelle inter-parcellaire. En parallèle, des expérimentations au champ ont été menées de sorte à obtenir les jeux de données nécessaires à la validation de ces modèles (émission, concentrations, dépôts).
D'autres expérimentations en laboratoire ont été conduites pour déterminer les paramètres aérodynamiques du pollen de maïs (vitesse de sédimentation) qui interviennent dans le modèle.
La viabilité du pollen, qui est le facteur clé de la fécondation a été étudié au champ ainsi qu’en conditions contrôlées lors de son dessèchement. Enfin, des études prospectives ont été menées sur la présence et la viabilité du pollen en altitude, par mesure aéroportée. Le pollen de maïs est émis en grande quantité vers l’atmosphère (8 à 800 milliards de grains par hectare et par jour), sa cinétique journalière est marquée par un maximum vers 12h TU, tandis que la cinétique de libération matinale dépend du dessèchement de l’air. Le pollen libéré est de qualité très hétérogène : sa viabilité varie entre 40% et 90%, sa teneur en eau entre 10% et 60%, son diamètre entre 70 et 140 µm, et sa vitesse de sédimentation entre 13 et 29 cm s-1.
Le dépôt tend à décroître de façon inverse à la distance à la source, en moyenne, avec une forte variabilité liée à la situation météorologique et à la rugosité de la surface aval. La viabilité du pollen décroît avec la distance à la source, ce qui ne peut être dû à un dessèchement lors du transport. En effet, il semble en fait que le pollen le plus lourd, qui est aussi le plus humide et plus viable, tombe plus vite que le pollen léger qui est moins humide et donc moins viable.
Le développement des modèles SMOP-2D et Aquilon a été achevé au cours du projet. Ils ont tous deux été validé à des degrés divers. SMOP-2D a été confronté aux mesures de dispersion de pollen de maïs. Il en ressort que le modèle simule bien les niveaux de concentration en aval de la source, mais tend à sous-estimer les dépôts à proximité directe. Cette sous-estimation est attribuée à une mauvaise paramétrisation de la turbulence dans la zone de transition.
Les mesures aéroportées ont permis de mesurer la concentration et la viabilité du pollen de maïs capturé à des altitudes allant de 150 à 1800 m. Les concentrations mesurées varient en moyenne entre 0.2 et 1 grain m-3 dans cette tranche d'atmosphère, et leur variation verticale est typique de celle couramment observée dans une couche limite convective pour d'autres constituants. La viabilité décroît entre 40% près du sol et 10-15% au sommet de la couche limite. Ces résultats suggèrent qu’il existe du pollen viable susceptible d’être transporté pendant la journée à des distances de quelques dizaines de kilomètres.
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