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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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

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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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

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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Bilan sur la végétation d’origine corse

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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Bilan sur la végétation d’origine corse

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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Bilan sur la végétation d’origine corse

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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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 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 : 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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