Contexte et objectifsPropriétés radiatives des feuilles d’Arbousier (Arbutus Unedo)Propriétés radiatives des Aiguilles de Pin Laricio (Pinus Nigra)
Bilan sur la végétation d’origine corse
Caractérisation spectroscopique dansl’infrarouge des propriétés d’absorption de la
végétation d’origine corse
Zoubir Acem, Gilles Parent, Sullivan Lechêne, Bernard Monod etPascal Boulet
Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et AppliquéeEquipe Transfert Radiatif
Faculté des Sciences et TechniquesNancy Université - UHP Nancy 1
GDR Incendies, 14-15 janvier 2010
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Contexte et objectifsPropriétés radiatives des feuilles d’Arbousier (Arbutus Unedo)Propriétés radiatives des Aiguilles de Pin Laricio (Pinus Nigra)
Bilan sur la végétation d’origine corse
Sommaire
1 Contexte et objectifs
2 Propriétés radiatives des feuilles d’Arbousier (Arbutus Unedo)
3 Propriétés radiatives des Aiguilles de Pin Laricio (Pinus Nigra)
4 Bilan sur la végétation d’origine corse
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Contexte et objectifsPropriétés radiatives des feuilles d’Arbousier (Arbutus Unedo)Propriétés radiatives des Aiguilles de Pin Laricio (Pinus Nigra)
Bilan sur la végétation d’origine corse
Objectifs : Caractériser dans l’IR les propriétésradiatives de la végétation corse
Contexte de l’étude :
Campagne de caractérisation de la végétation impliquée dans les feux de fôrets
Premiers résultats : GDR à Corte (Arbousier, Chêne Kermes,...).
Deuxième vague : GDR à Marseille (Pin Alep).
Caractériser la végétation d’origine corse.
Objectifs
Comprendre ce qui influence les propriétés radiatives(vieillissement, perte en eau).
Fournir des données pour la communauté scientifique.
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Echantillons et moyens expérimentauxCaractérisation à J+5Vieillisement
Mesure de la transmission (τ ) et de la réflexion (ρ)Spectromètre FTIR Schéma de principe
Détecteur MCT
Échantillon
Sphère intégrante
RayonnementIncident
ÉcranDétecteur MCT
Échantillon
Sphère intégrante
RayonnementIncident
Écran
Caractéristiques
Détecteur MCT (2-13 µm)Sphère intégrante (signal x 4)2000 scans (rés. 4 cm−1) entre 1000 et 6000 cm−1
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Echantillons et moyens expérimentauxCaractérisation à J+5Vieillisement
Transmission et réflexion de l’Arbousier ’frais’
Feuilles d’Arbousier
2 échantillonsEtude à J+5 + VieillissementSuivie de la perte en masse
⇒ α +ρ + τ = 1
Nombre d’onde [cm-1]
Réfle
xion[
-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
ARBOUSIER ECH1 R (J+5)ARBOUSIER ECH2 R (J+5)
Nombre d’onde [cm-1]
Tran
smiss
ion[
-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
ARBOUSIER ECH1 T (J+5)ARBOUSIER ECH2 T (30/06/09)
Réflexion
Transmission
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Echantillons et moyens expérimentauxCaractérisation à J+5Vieillisement
Absorption de l’échantillon frais
Nombre d’onde [cm-1]
Abso
rptio
n[-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
ARBOUSIER ECH1 A (J+5)ARBOUSIER ECH2 A (J+5)
Absorption moyenne
α =
∫∆ν
ανL◦
ν(T )dν
∫∆ν
L◦
ν(T )dν
AvecL◦
ν(T ) = 2hc2
◦ν
3∗ [exp
hc◦ν
kT− 1]
(Loi de Planck)
Absorption moyenne α entre 1000 et 6000 cm−1 pour T = 1000 et 1200 K
à 1000 K à 1200 K
ECH1 0.93 0.90ECH2 0.91 0.88
Moyenne 0.92 0.89
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Echantillons et moyens expérimentauxCaractérisation à J+5Vieillisement
Etude du vieillissement
Nombre d’onde [cm-1]
Temps (jours)
Abs
orpt
ion
[-]
Perte
dem
asse
(%)
1000 2000 3000 4000 5000 6000
5 10 15 20 25 30 35
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0
20
40
60
ARBOUSIER ECH1 A (J+5)ARBOUSIER ECH2 A (J+5)ARBOUSIER ECH1 A (J+7)ARBOUSIER ECH2 A (J+7)ARBOUSIER ECH1 A (J+12)ARBOUSIER ECH2 A (J+12)ARBOUSIER ECH1 A (J+19)ARBOUSIER ECH2 A (J+19)ARBOUSIER ECH1 A (J+34)ARBOUSIER ECH2 A (J+34)Perte Arbousier
α à 1000 K à 1200 K
J+5 0.92 0.89J+7 0.86 0.81J+12 0.80 0.75
A partir de j + 12 :
Diminution de α de près de 13% (resp.16%)
Perte en masse de l’ordre 67%
Absorption moyenne de l’Arbousier sec α ≈ 0, 80LEMTA UMR CNRS 7563 - UHP Nancy 1 GDR Incendies, 14-15 janvier 2010 7/ 15
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Echantillons et moyens expérimentauxCaractérisation à J+5Vieillisement
Comparaison : Cellulose et Lignine
Nombre d’onde [cm-1]
Réfle
xion
[-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
ARBOUSIER ECH1 R (15/07/09)CELLULOSE RLIGNINE R
Feuille d’Arbousier
Cellulose + Hemicellulose+ Lignine
≈
62% Matière sèche
Réflexion
Lignine et cellulose : comportement spectral identique(≈ 6 pics de réflexion en communs)
Spectre de l’Arbousier sec comparable à celui de la cellulose(Cellulose = élément constitutif de la paroi des cellules)
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Caractérisation à J+5Etude du Vieillisement
Absorption de l’échantillon frais
Nombre d’onde [cm-1]A
bsor
ptio
n[-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
PIN LARICIO ECH1 A (J+5)PIN LARICIO ECH2 A (J+5)
Problème structurel
Porosité de l’échantillon
α à 1000 K à 1200 K
ECH1 0.95 0.93ECH2 0.95 0.93
Moyenne 0.95 0.93
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Caractérisation à J+5Etude du Vieillisement
Etude du Vieillissement
Nombre d’onde [cm-1]
Temps (jours)
Abs
orpt
ion
[-]
Perte
dem
asse
(%)
1000 2000 3000 4000 5000 6000
5 10 15 20 25 30 35
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0
20
40
PIN LARICIO ECH1 A (J+5)PIN LARICIO ECH2 A (J+5)PIN LARICIO ECH1 A (J+7)PIN LARICIO ECH2 A (J+7)PIN LARICIO ECH1 A (J+12)PIN LARICIO ECH1 A (J+12)PIN LARICIO ECH1 A (J+19)PIN LARICIO ECH2 A (J+19)PIN LARICIO ECH1 A (J+34)PIN LARICIO ECH2 A (J+34)Perte Pin Laricio
α à 1000 K à 1200 K
J+5 0.95 0.93J+7 0.93 0.91J+12 0.90 0.87
A partir de j + 12 :
Diminution de α de près de 5% (resp.7%)
Perte en masse de l’ordre 46%
Absorption moyenne des aiguilles de PL sèches α ≈ 0, 90LEMTA UMR CNRS 7563 - UHP Nancy 1 GDR Incendies, 14-15 janvier 2010 10/ 15
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Bilan : végétation ’fraiche’Bilan : VieillisementConclusionsPerspectives
Echantillons fraisBruyere (Ericacée)
Ciste (Cistus)
Nombre d’onde [cm-1]A
bsor
ptio
n[-
]1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
ARBOUSIER ECH1 A (J+5)ARBOUSIER ECH2 A (J+5)BRUYERE ECH1 A (J+5)BRUYERE ECH2 A (J+5)CISTE ECH1 A (J+5)CISTE ECH2 A (J+5)PIN LARICIO ECH1 A (J+5)PIN LARICIO ECH2 A (J+5)
α à 1000 K à 1200 K
BRUYERE 0.92 0.89CISTE 0.95 0.93
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Bilan : végétation ’fraiche’Bilan : VieillisementConclusionsPerspectives
Vieillissement
Nombre d’onde [cm-1]
Abs
orpt
ion
[-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
ARBOUSIER ECH1 A (J+34)ARBOUSIER ECH2 A (J+34)BRUYERE ECH1 A (J+34)BRUYERE ECH2 A (J+34)CISTE ECH1 A (J+34)CISTE ECH2 A (J+34)PIN LARICIO ECH1 A (J+34)PIN LARICIO ECH2 A (J+34)
α à 1000 K à 1200 K
BRUYERE 0.91 0.88CISTE 0.89 0.85
A j + 34 :
Globalement diminution de α de près de 5% (resp.6%)
Perte en masse de l’ordre 40%
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Bilan : végétation ’fraiche’Bilan : VieillisementConclusionsPerspectives
Conclusions
Concernant la végétation corse :
Palier de forte absorption entre 1000 et 4000 cm−1
Comportement quasiment gris, presque noir !
Au delà de 4000 cm−1 : Hypothèse de milieu "gris" discutableFaire appel aux propriétés moyennes
Influence de la teneur en eau
Signature spectrale commune (Echantillon frais et sec)Forte correspondance avec la cellulose, la lignine,... (milieu
équivalent ?)
Etudes systématiques sur d’autres types de végétation
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Bilan : végétation ’fraiche’Bilan : VieillisementConclusionsPerspectives
Perspectives : Vers une base de données
Nombre d’onde [cm-1]
Abs
orpt
ion
[-]
1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
ARBUTUS UNEDO (Corsica)ARBUTUS UNEDO (Marseille)CISTUS 1 (Corsica)CISTUS 2 (Corsica)ERICA (Corsica)GENISTA (Corsica)GENISTA (Marseille)JUNIPERUS OXYCEDRUS (Marseille)PINUS HALEPENSIS 1 (Marseille)PINUS HALEPENSIS 2 (Marseille)PINUS NIGRA (Corsica)PINUS PINASTER (Corsica)QUERCUS COCCIFERA (Marseille)ROMARINUS OFFICILANIS (Marseille)
Echantillons frais
Nombre d’onde [cm-1]
Abs
orpt
ion
[-]
1000 2000 3000 4000 5000 60000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
ARBUTUS UNEDO (Marseille)ARBUTUS UNEDO (Corsica)CISTUS 1 (Corsica)CISTUS 2 (Corsica)GENISTA (Corsica)GENISTA (Corsica)PINUS HALEPENSIS 1 (Marseille)PINUS PINASTER (Corsica)PINUS NIGRA (Marseille)QUERCUS COCCIFERA (Marseille)
Echantillons secs
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Bilan sur la végétation d’origine corse
Bilan : végétation ’fraiche’Bilan : VieillisementConclusionsPerspectives
Perspectives : Vers une base de données
Espèce OrigineEchantillons frais eau Echantillons secsτ ρ α (%) τ ρ α
Arbousier Corse 0.03 0.05 0.92 67 0.09 0.10 0.80Arbousier Marseille 0.01 0.05 0.94 - 0.02 0.08 0.90Bruyère Corse 0.02 0.03 0.95 41 0.03 0.06 0.91
Cade Marseille 0.02 0.04 0.94 - - - -Chêne kermes Marseille 0.03 0.06 0.91 - 0.03 0.1 0.87
Ciste 1 Corse 0.03 0.06 0.91 44 0.04 0.08 0.88Ciste 2 Corse 0.01 0.04 0.95 29 0.03 0.08 0.89Genêt Corse 0.01 0.05 0.94 3 0.03 0.06 0.89Genêt Marseille 0.01 0.04 0.95 - - - -
Pin Alep 1 Marseille 0.03 0.04 0.93 - - - -Pin Alep 2 Marseille 0.02 0.04 0.94 46 0.04 0.08 0.88Pin Laricio Corse 0.02 0.03 0.95 46 0.03 0.07 0.90
Pin Maritime Corse 0.01 0.03 0.96 47 0.04 0.06 0.90Romarin Marseille 0.01 0.04 0.95 - - - -
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