(trad auto)Modelling of aerial dispersion of pesticides from local to regional scales, influence of development and quantification of exposure levels
Modélisation de la dispersion aérienne de pesticides des échelles locales aux échelles régionales, influence des aménagements et quantification des niveaux d'exposition
Résumé
The aim of this work is to study pesticide dispersal from vineyards and the effect of landscape structure on pesticide dispersal. For this purpose, we used the Large Eddy Simulation (LES) method and the Lagrangian approach, combined with the experiments. In order to characterise the wind dynamics in row plant canopies, an experiment was performed over a vineyard. The atmospheric model ARPS was used to model the atmospheric wind flow above and within the canopy. The measured wind flow statistics were compared to the simulated ones to evaluate the model. The agreement between the measurements and the model predictions was encouraging. In addition, our results show that the wind flow in a row canopy depends on wind direction in terms of flow organization and aerodynamic parameters. Moreover, the turbulent coherent structures in a row canopy are independent from the wind direction and share common properties with horizontally homogeneous canopies. In order to study pesticide dispersal from a vineyard, an experiment on artificial vine rows was performed. In parallel, a numerical model was developed on the basis of the validated plant canopy model. From both experiment and modelling, it appears that short-term pesticide dispersal at the scale of the few vine rows is dominated by the air jet sprayer. The comparisons of the measured and simulated plume expansion, upward loss and ground deposition were promising. The experimental results on pesticide dispersal from the artificial vineyard were combined with numerical modelling in order to analyze pesticide dispersal at the scale of the vineyard and the effect of the vineyard configuration on the exposure level of bystanders. Comparative analysis of the scenarios has shown that the maximum level of exposure is reached when the vine rows are parallel to the dominant wind direction and it can be reduced by using tree hedges.
L’objectif de cette thèse est l’étude de la dispersion de pesticides à partir de parcelles de vigne et l’influence de l’aménagement de parcelles sur la dispersion. Pour atteindre cet objectif, nous avons utilisé la méthode de simulation des grandes échelles (LES) et l’approche lagrangienne combinées avec des expérimentations. Pour l’étude de la dynamique du vent dans les couverts en rangs, une expérimentation a été conduite sur une parcelle de vigne. Le modèle Atmosphérique ARPS a été utilisé pour la modélisation de l’écoulement atmosphérique dans les couverts en rangs. Pour la validation du modèle, les différentes statistiques mesurées ont été comparées à celles simulées. L’accord entre les mesures et les simulations était encourageant. L’expérimentation et la modélisation ont montré que l’écoulement dans les couverts en rangs se comporte différemment selon la direction du vent en termes d’organisation et de paramètres aérodynamiques. De plus, les structures cohérentes turbulentes dans les couverts en rangs sont quasi-indépendantes de la direction du vent et partagent les mêmes propriétés que dans les couverts homogènes horizontalement. Pour l’étude de la dispersion de pesticide à partir de la vigne, une expérimentation sur vigne artificielle a été menée. En parallèle, un modèle numérique de dispersion, qui repose sur le modèle de vigne validé, a été développé. Il est ressorti de la modélisation et de l’expérimentation que, sur un temps court, la dispersion de pesticide à l’échelle de quelques rangs de vigne est dominée par les jets d’air du pulvérisateur. Les comparaisons de la progression du nuage émis par le pulvérisateur, des pertes verticales et des dépôts obtenus par simulation et expérimentation étaient assez satisfaisantes. Les résultats de l’expérimentation sur la dispersion sur vigne artificielle ont été combinés à la modélisation numérique pour l’étude de la dispersion à l’échelle de la parcelle et l’analyse de l’influence des aménagements de parcelles sur la dispersion. L’analyse comparative des scénarios a montré que le maximum d’exposition des individus vivant à proximité de parcelle viticoles est observé quand les rangs de vigne sont parallèles à la direction moyenne du vent, et que les haies d’arbres constituent une alternative pour réduire les niveaux d’exposition.