Des modèles chaotiques pour la micro-atmosphère de la grotte d’Altamira
Découverte à la fin du XIXe siècle, la grotte d’Altamira présente l’un des plus remarquables ensembles picturaux de la préhistoire. Pour assurer sa préservation et la sécurité des visiteurs, la micro-atmosphère de la grotte est contrôlée en continu. Parmi les variables mesurées figurent les concentrations en dioxyde de carbone (CO2) et en radon (plus précisément, son isotope 222Rn). Le premier résulte principalement de l’activité biologique des micro-organismes du sol, le second de la désintégration du radon naturellement contenu dans le sol et la roche.
Connaître l’origine de ces deux composants ne permet pas d’expliquer les variations saisonnières de leurs concentrations. La grotte d’Altamira présentant en effet une pente qui descend de l’entrée vers le fond, l’air qu'elle contient devrait y rester piégé pendant l’été, car il est alors plus froid et donc plus dense que l’air extérieur. Or, c’est l’inverse qui se produit : le CO2 et le radon s’accumulent pendant la saison froide et sont libérés en été.
Pour élucider ce comportement inversé, une équipe franco-hispanique, composée notamment de scientifiques de Toulouse du Centre d'études spatiales de la biosphère (Cesbio/OMP), s’est appuyée sur une méthode de modélisation basée sur la théorie du chaos. Ce travail, publié dans la revue Theoretical and Applied Climatology met en avant deux résultats principaux.
Un modèle prenant en compte le contenu en eau du sol à l’aplomb de la grotte a été obtenu. L’analyse de ses équations a permis de mettre en évidence le rôle dynamique de l’eau du sol. Pendant la saison froide et humide, les eaux pluviales saturent les sols, entravant les exhalations gazeuses issues de la grotte : le CO2 et le radon s’accumulent et leurs concentrations augmentent. À l’approche de l’été, le contenu en eau du sol diminuant, les gaz accumulés peuvent alors s’échapper, faisant chuter leurs concentrations. Deux modèles chaotiques couplant les concentrations en CO2 et en radon ont également été obtenus qui permettent de rendre compte de ces comportements. 57 ans après le premier modèle chaotique de Lorenz, ces modèles sont les premiers modèles chaotiques de dynamique de l’atmosphère à être directement issus d’observations.
Voir l'article original sur le site de l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS.
Connaître l’origine de ces deux composants ne permet pas d’expliquer les variations saisonnières de leurs concentrations. La grotte d’Altamira présentant en effet une pente qui descend de l’entrée vers le fond, l’air qu'elle contient devrait y rester piégé pendant l’été, car il est alors plus froid et donc plus dense que l’air extérieur. Or, c’est l’inverse qui se produit : le CO2 et le radon s’accumulent pendant la saison froide et sont libérés en été.
Pour élucider ce comportement inversé, une équipe franco-hispanique, composée notamment de scientifiques de Toulouse du Centre d'études spatiales de la biosphère (Cesbio/OMP), s’est appuyée sur une méthode de modélisation basée sur la théorie du chaos. Ce travail, publié dans la revue Theoretical and Applied Climatology met en avant deux résultats principaux.
Un modèle prenant en compte le contenu en eau du sol à l’aplomb de la grotte a été obtenu. L’analyse de ses équations a permis de mettre en évidence le rôle dynamique de l’eau du sol. Pendant la saison froide et humide, les eaux pluviales saturent les sols, entravant les exhalations gazeuses issues de la grotte : le CO2 et le radon s’accumulent et leurs concentrations augmentent. À l’approche de l’été, le contenu en eau du sol diminuant, les gaz accumulés peuvent alors s’échapper, faisant chuter leurs concentrations. Deux modèles chaotiques couplant les concentrations en CO2 et en radon ont également été obtenus qui permettent de rendre compte de ces comportements. 57 ans après le premier modèle chaotique de Lorenz, ces modèles sont les premiers modèles chaotiques de dynamique de l’atmosphère à être directement issus d’observations.
Voir l'article original sur le site de l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS.
