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Dissertationen zum Thema „Aérosols marins – Modèles mathématiques“
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Navarro, Laurent. „Modélisation de la couche de surface atmosphérique marine et des processus dynamiques et thermodynamique des aérosols“. Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2091.
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Le modèle SeaCluse décrit les interactions non linéaires entre les aérosols marins et les champs scalaires de température et d'humidité dans la couche de surface atmosphérique marine. Les buts de cette étude sont l'amélioration et l'exploitation du modèle. La principale amélioration est l'extension du domaine de calcul dans la couche limite atmosphérique marine pour une libre dispersion des gouttes dans la basse atmosphère. Elle est réalisée par le préprocesseur météorologique MPP et une paramétrisation de la turbulence basée sur Galperin et al. (1988). L'exploitation de ce modèle SeaCluse consiste à introduire les gouttes d'écume avec différentes dynamiques initiales. Selon leur dynamique initiale, elles peuvent avoir un impact significatif sur les flux de chaleur. Les profils de concentration, de température, d'humidité résultants du modèle SeaCluse sont aussi utilisés dans des modèles pour prévoir la transmission et la réfraction électromagnétique dans la couche de surface marineThe SeaCluse model describes the non-linear interactions between evaporating sea spray and the scalar fields of temperature and humidity in the marine atmospheric surface layer. The present study focuses on both the further development and the exploitation of the code. The principal improvement consists of extending the numerical vertical domain well into the atmospheric marine boundary layer by introduction of a new meteorological preprocessor MPP and a turbulence parameterization based on the work of Galperin et al (1988). The extended domain ensures unhampered droplet dispersion in the lower part of the domain. The exploitation of the upgraded SeaCluse model consists of the introduction of spume droplets. Depending on the initial dynamics, spume droplets may have a significant impact on heat fluxes. Furthermore, the profiles of aerosol, temperature and humidity as supplied by SeaCluse are used in models to calculate transmission and refraction effects in the marine surface layer
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Guibert, Sarah. „Validation expérimentale des paramétrisations de l'effet indirect des aérosols, via les strato-cumulus marins pour les modèles de climat“. Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30185.
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Le travail de recherche effectué durant cette thèse s'intéresse à l'effet indirect des aérosols sur le climat. Certains aérosols, les noyaux de condensation nuageux, donnent naissance aux gouttelettes de nuage. En modifiant la nature chimique et la distribution des aérosols, on peut modifier la concentration des gouttelettes et, par conséquent, les propriétés radiatives des nuages et leur efficacité à produire des précipitations. Cet effet est particulièrement sensible dans les strato-cumulus marins. Pour modéliser cet effet dans un modèle de grande échelle, il est nécessaire de paramétrer l'interaction entre aérosols et concentration de gouttelettes nuageuses, la croissance des gouttelettes dans les nuages de couche limite et enfin l'interaction entre la microphysique et les propriétés radiatives des nuages. Cette étude porte sur la première étape : interaction aérosol/nuage. Tout d'abord, les mesures des propriétés physiques et chimiques des aérosols réalisées durant la campagne ACE-2 ont été analysées, dans le but de valider les mesures effectuées. . .
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Sandu, Irina. „Impact de l'aérosol sur le cycle de vie des nuages de couche limite“. Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/116/.
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L'aérosol anthropique peut affecter le cycle de vie des nuages de couche limite, en modifiant l'albédo du nuage et en inhibant la formation des précipitations. Cependant, il est difficile de quantifier ces impacts à partir d'observations. Les interactions aérosol-nuages de couche limite sont donc étudiées à l'aide des modèles numériques à résolution fine (LES), qui disposent de paramétrisations détaillées de la turbulence, du transfert radiatif et de la microphysique nuageuse. Dans cette étude, nous examinons plus spécifiquement les impacts de l'aérosol sur le cycle diurne de stratocumulus marins. Des simulations LES d'un cycle de 36 heures sont réalisées pour des concentrations d'aérosol typiques de masses d'air pures et polluées. Partant d'un même état initial, les simulations divergent rapidement. L'augmentation de la concentration des noyaux de condensation nuageux conduit à une augmentation de la concentration des gouttelettes, à une diminution de leur diamètre, et ainsi à l'inhibition de leur sédimentation et de la précipitation de bruine. Le contenu en eau liquide au sommet nuage augmente et l'entraînement sommital est renforcé. De plus, l'absorption du rayonnement solaire à la base du nuage n'est plus compensée par l'évaporation de la bruine et le découplage de la couche nuageuse est renforcé. Dans l'ensemble, la couche limite polluée est mieux couplée la nuit et plus découplée le jour que la couche limite marine pure. Ces simulations permettent d'identifier des signatures mesurables de l'impact des aérosols sur la dynamique de la couche limite, et ainsi de mieux concevoir les expériences de terrain qui visent à quantifier ces impactsAnthropogenic aerosols may have a noticeable impact on the life cycle of boundary layer clouds, via their effects on radiation and precipitation efficiency. It is however difficult to document such impacts from observations. The interactions between aerosol particles and the dynamics of boundary layer cloud systems (typically marine stratocumulus) have therefore been explored with high resolution numerical models (LES), that now include detailed parameterizations of turbulence, radiative transfer and microphysics. In this study, the focus is on the coupling between aerosol impacts on cloud microphysics and the diurnal cycle of stratocumulus clouds. LES simulations of a 36 hours cycle are performed with aerosol concentrations typical of pristine and polluted air masses, successively. Although the simulations start from the same initial state, they rapidly diverge. The increased concentration of cloud condensation nuclei yields to an increased droplet concentration, a reduction of the droplet sizes and the inhibition of the droplet sedimentation and precipitation formation. The liquid water content at cloud top hence increases and the cloud top entrainment is strengthened. Moreover, the absorption of solar radiation at cloud base is no longer balanced by the droplet and drizzle evaporation, and the decoupling of the cloud layer is reinforced. Overall, the polluted cloud layer is better coupled during the night and more decoupled during the day than its pristine counterpart. Measurable signatures of these impacts are identified to help at designing observational studies of aerosol impacts on the dynamics on boundary layer clouds
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Limoges, Alix. „Modélisation haute résolution de la dynamique des aérosols en zone littorale méditerrannéenne“. Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2024. http://www.theses.fr/2024TOUL0011.
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Les aérosols marins, générés par des processus d'interaction vent-vagues, représentent une composante majeure de l'aérosol naturel et jouent un rôle important dans le bilan radiatif de la planète. C'est pourquoi, une meilleure connaissance des propriétés et de la dynamique atmosphérique de ces particules constitue un enjeu majeur dans le contexte du changement climatique, mais aussi pour leur interactions avec les polluants atmosphériques et le transport de grandes quantités de matière organique qui vont impacter la qualité de l’air, en particulier dans les régions côtières. Ce travail de thèse a été consacré au développement d'une modélisation fine de la dynamique atmosphérique de ces aérosols en zone littorale dans le but de mieux comprendre l'intrusion et les variations atmosphériques locales des concentrations d'aérosols marins dans ces zones spatialement limitées. Pour ca faire, une version LES du modèle MESO-NH dans lequel a été introduit une formulation spécifique de fonction source de l'aérosol marin développée au laboratoire MIO a été implémentée sur la région côtière toulonnaise. Les simulations numériques ont été comparées à des données expérimentales acquises à bord du navire Atalante lors de la campagne de recherche MIRAMER. La capacité du modèle numérique à prédire les variations de concentration d'aérosols en fonction des différentes directions du vent local a été évaluée. Les résultats obtenus ont permis une meilleure compréhension de l'impact de la configuration géographique du littoral sur la dynamique des aérosols, et montré l'apport et les limitations de la modélisation à haute résolution utilisée. Celles-ci concernent notamment les limites du modèle météorologique pour le rendu des structures turbulentes localisées, dont une meilleure description est nécessaire pour une modélisation précise des aérosols, en particulier dans la zone de transition terre-mer. Ce travail a également permis d'améliorer la fonction source des aérosols générés par le déferlement des vagues dans les conditions de fetch court, en s'appuyant sur une analyse spécifique de la pente des vagues. Les résultats obtenus montrent que la prise en compte de ces aérosols issus du déferlement des vagues dans les modèles atmosphériques renforce notre capacité à prévoir les épisodes de fortes précipitationsMarine aerosols, generated by wind-wave interaction processes, represent a major component of natural aerosols and play an important role in radiative balance of the planet. Therefore, a better understanding of the properties and atmospheric dynamics of these particles is crucial in the context of climate change, as well as for their interactions with atmospheric pollutants and the transport of large quantities of organic matter, which impact air quality, particularly in coastal regions. This thesis focuses on the development of a high-resolution modeling of aerosol atmospheric dynamics in coastal zones to better understand the intrusion and local atmospheric variations of marine aerosol concentrations in these spatially constrained areas. To achieve this, a LES version of the Meso-NH model, incorporating a specific source function for marine aerosols developed at the MIO laboratory, was implemented in the Toulon coastal region. The numerical simulations were compared with experimental data acquired aboard the research vessel Atalante during the MIRAMER campaign. The ability of the model to predict aerosol concentration variations based on different local wind directions was assessed. The results provided a better understanding of the impact of coastal geographical configuration on aerosol dynamics, highlighting both the benefits and limitations of the high-resolution modeling used. These limitations concern, in particular, the ability of the model to accurately render localized turbulent structures, which require better representation for precise aerosol modeling, especially in the land-sea transition zone. This work further improved the source function of aerosols generated by wave breaking for short fetches through a specific analysis of wave slope. It also enabled the evaluation of the impact of these marine aerosols on an extreme precipitation event in the Mediterranean
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Blot, Romain. „Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne“. Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00651785.
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Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosols.
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Blot, Romain. „Etude et modélisation des variations spatio-temporelles des distributions d'aérosols en zone côtière méditerranéenne“. Phd thesis, Toulon, 2009. https://theses.hal.science/tel-00651785/fr/.
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Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosolsWith 70% of the planet surface covered by seas and oceans, the presence of sea salt particles, produced mainly by the waves breaking, represents a major constituent in the geochemical cycle of the atmosphere and in the earth radiative budget. Ln order to anticipate the possible changes, our knowledge has to progress towards a more precise description and modelling of surface flux. The present study proposes a general framework for a better characterization of particles injected in the atmosphere by the waves breaking. One of the objectives is to study the parametrical and numerical models' validity in order to predict the spatio-temporal sea spray's variation at a local and regional scale. A first part of this work is dedicated to the study of the aerosol concentrations' spatial variation in a Mediterranean coastal zone. To do so, a coupling between a meso-scale meteorological code (RAMS) and an aerosol determinist model (Medex) developed by the LSEET has been operated. The predictions of the coupling are confronted with the data recorded during an experimental campaign led in May 2007 at Porquerolles Island. The second part is focused on the parametrical model improvement : with the help of the data recorded in May 2007, the seasonal influence has been corrected, thus refining the Medex predictions. The third part is dedicated to the parameters influencing the sea spray concentrations during an episode of Mistral. It is shown that other parameters than the wind speed act, such as fetch or the height of the marine boundary layer. The last part proposes the development of a numerical transport model of aerosols. The first results show the influence of the atmospheric stability on the horizontal and vertical profiles of sprays
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Ioannidis, Eleftherios. „Local and remote sources of Arctic air pollution“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://theses.hal.science/tel-03889862.
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La région arctique se réchauffe plus rapidement que toute autre région de la planète en raison de l’effet des gaz à effet de serre, notamment le CO2, et des forçeurs climatiques à courte durée de vie d’origine anthropique, comme le carbone suie (BC). Au cours des 20 à 30 dernières années, les émissions anthropiques lointain au-dessus des régions de latitude moyenne ont diminué. Les émissions anthropiques dans l’Arctique y contribuent également et pourraient augmenter à l’avenir et influencer davantage la pollution atmosphérique et le climat de l’Arctique. Les émissions naturelles, telles que les aérosols d’origine marine, pourraient également augmenter en raison du changement climatique en cours. Cependant, les processus et les sources qui influencent les aérosols et les gaz traces dans l’Arctique sont mal quantifiés, surtout en hiver. Dans cette thèse, des simulations quasi-hémisphériques et régionales sont réalisées à l’aide du modèle Weather Research Forecast, couplé à la chimie (WRF-Chem). Le modèle est utilisé pour étudier la composition atmosphérique sur la région Arctique et lors de deux campagnes de terrain, l’une au nord de l’Alaska à Barrow, Utqiagvik en janvier et février 2014 et la seconde à Fairbanks, au centre de l’Alaska en novembre et décembre 2019 lors de la campagne française pré-ALPACA (Alaskan Layered Pollution And Chemical Analysis). Tout d’abord, les aérosols inorganiques et les aérosols de sel marin (SSA) modélisés sont évalués sur des sites arctiques pendant l’hiver. Ensuite, le modèle est amélioré en ce qui concerne les traitements des SSA, après évaluation par rapport aux données de la campagne de Barrow, et leur contribution à la charge totale d’aérosols dans la région arctique est quantifiée. Une série d’analyses de sensibilité est effectuée sur le nord de l’Alaska, révélant des incertitudes du modèle dans les processus influençant les SSA dans l’Arctique, tels que la présence de glace de mer et de chenaux ouverts. Ensuite, une analyse de sensibilité est effectuée pour étudier les processus et les sources qui influencent le BC hivernale dans l’ensemble de l’Arctique et au nord de l’Alaska, en se concentrant sur les traitements de dépôt et les émissions régionales. Des variations de la sensibilité du modèle aux dépôts humides et secs sont constatées dans tout l’Arctique et pourraient expliquer les biais du modèle. Dans le nord de l’Alaska, les émissions régionales provenant de l’extraction pétrolière contribuent de manière importante au BC observée. Les résultats du modèle sont également sensibles aux schémas de paramétrisation de la couche limite. Troisièmement, la version améliorée du modèle est utilisée pour étudier la contribution des sources régionales et locales à la pollution atmosphérique dans la région de Fairbanks pendant l’hiver 2019. En utilisant des émissions actualisées, le modèle donne de meilleurs résultats pour l’hiver 2019 que pour l’hiver 2014, lorsqu’on le compare aux observations effectuées sur des sites de fond en Alaska. Les sous-estimations des aérosols modélisés de BC et de sulfate s’expliquent en partie par le manque d’émissions anthropiques locales et régionales. Dans le cas du sulfate , des mécanismes supplémentaires de formation d’aérosols secondaires dans des conditions sombres/froides doivent également être pris en compteThe Arctic region is warming faster than any other region on Earth due to the effect of greenhouse gases, notably CO2, and short-lived climate forcers of anthropogenic origin, such as black carbon (BC). Over the last 20-30 years, remote anthropogenic emissions over mid-latitude regions have been decreasing. Anthropogenic emissions within the Arctic are also contributing and might increase in the future and further affect Arctic air pollution and climate. Natural emissions, such as sea-spray aerosols, also might increase due to on-going climate change. However, the processes and sources influencing Arctic aerosols and trace gases are poorly quantified, especially in wintertime. In this thesis, quasi-hemispheric and regional simulations are performed using the Weather Research Forecast model, coupled with chemistry (WRF-Chem). The model is used to investigate atmospheric composition over the wider Arctic and during two field campaigns, one in northern Alaska at Barrow, Utqiagvik in January and February 2014 and the second in Fairbanks, central Alaska in November and December 2019 during the French pre-ALPACA (Alaskan Layered Pollution And Chemical Analysis) campaign. First, modelled inorganic and sea-spray (SSA) aerosols are evaluated at remote Arctic sites during wintertime. Then, the model is improved with respect to SSA treatments, following evaluation against Barrow field campaign data, and their contribution to the total aerosol burden within the Arctic region is quantified. A series of sensitivity runs are performed over northern Alaska, revealing model uncertainties in processes influencing SSA in the Arctic such as the presence of sea-ice and open leads. Second, a sensitivity analysis is performed to investigate processes and sources influencing wintertime BC over the wider Arctic and over northern Alaska, with a focus on removal treatments and regional emissions. Variations in model sensitivity to wet and dry deposition is found across the Arctic and could explain model biases. Over northern Alaska, regional emissions from petroleum extraction are found to make an important contribution to observed BC. Model results are also sensitive to planetary boundary layer parameterisation schemes. Third, the improved version of the model is used to investigate the contribution of regional and local sources on air pollution in the Fairbanks area in winter 2019. Using up-to-date emissions, the model performs better in winter 2019 than in winter 2014, when compared to observations at background sites across Alaska. Underestimations in modelled BC and sulphate aerosols can be partly explained by lacking local and regional anthropogenic emissions. In the case of sulphate, additional secondary aerosol formation mechanisms under dark/cold conditions also need to be considered
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Carrié, François-Rémi. „Obturation de fuites à l'aide d’aérosols : : application à la réhabilitation des systèmes de distribution d'air“. Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0092.
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Récemment, de nombreuses recherches ont mis l'accent sur la nécessité de remédier aux défauts d'étanchéité des Systèmes de Distribution d'Air (SDA), puisqu'elles ont conclu que, dans les résidences californiennes, le potentiel d'économie d'énergie en conditionnement d'air est de l'ordre Je 20% par réduction de la perméabilité à l'air de ces réseaux. L'objectif pratique du travail présenté ci-après est de répondre à ce problème à l'aide d'injection de particules aérosol dans les SDA. Suite à une recherche bibliographique comportant de nombreuses références au sujet des phénomènes principaux liés à la mécanique des aérosols, un modèle permettant le calcul Je la pénétration de particules dans les réseaux de distribution d'air est développé. Ce dernier repose sur l'hypothèse que le SDA peut être décomposé en sous-parties élémentaires (tubes droits et coudes) dans lesquelles le dépôt de particules est évalué. Ainsi, il est possible de calculer la fraction de particules qui vient se déposer sur les parois du réseau en fonction des diverses caractéristiques de l'aérosol et de l'écoulement. Il s'ensuit que des particules de moins de 10 microns pénètrent remarquablement bien dans le réseau à des débits d'injection d'air raisonnables. Le quatrième chapitre est dédié au dépôt Je particules Jans les fuites. Après un récapitulatif des travaux réalisés dans ce domaine, nous nous attachons à l'étude Je la succion de particules dans une fuite bidimensionnelle car elle présente des similitudes avec le problème proposé. Il en résulte qu'un aérosol Je particules de l0 microns obture des ouvertures de taille relativement importante (de l'ordre de 1 mm) en 10 à 30 minutes Jans des conditions réalisables in situ Ce résultat est testé grâce au dispositif expérimental déc1it au chapitre Y. L'aboutissement de cette recherche réside en la construction d'un prototype de terrain capable de réduire la perméabilité des SDAThe practical objective of this research is to reduce leakage in residential air-distribution systems, as earlier research proved that the energy savings potentials of sealing duct leaks is on the order of 20% of the furnace or air-conditioner energy use. The work presented herein consists m the development of an aerosol-based technique to overcome this problem. The second chapter of this thesis includes a literature review of the main phenomena encountered in the mechanics of aerosols. Then, we develop a mode! to predict aerosol penetration in an air-distribution network. The latter is based on the assumption that the system can be divided in elementary parts (straight tubes and bends) where the deposition efficiency may be determined. Thus, the relative quantity of deposited particles can be calculated for miscellaneous aerosol and air flow characteristics. It appears that 10 micron (or less) particles penetrate remarkably well in the network at reasonable air t1ow rates. The fourth chapter is dedicated to the study of particle deposition in leaks. Following a literature review of earlier investigations in this field, we focus our attention on particle suction in a two-dimensional slot since it presents similarities with our problem. It appears that an aerosol of 10 micron particles can plug significant openings (on the order of 1 mm) in conditions reproducible in situ. This result was validated with the experimental apparatus described in chapter V. The outcome of this research consists in the construction of a prototype field device that can reduce the leakiness of duct systems
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Marchand, Denis. „Etude du rabattement des produits de fission sous forme aérosol par une pulvérisation de gouttelettes d'eau générée par un système d'aspersion de REP“. Rouen, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAM0008.
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L’étude porte les phénomènes physiques mis en jeu dans la collecte des aérosols par une aspersion multi gouttes pour des conditions thermohydrauliques représentatives de celles d’un accident grave de REP simulées dans l’expérience TOSQAN. Une caractérisation des aérosols (WELAS), couplée aux mesures des caractéristiques du spray (PDA,PIV), a fournie des informations détaillées permettant d’obtenir des résultats reproductibles montrant que la dynamique de collecte des aérosols comporte deux phases caractérisées par deux taux de rabattement distincts. Les efficacités élémentaires moyennes de collecte par classe d’aérosol ont été estimées en fonction du débit d’aspersion et de la température d’injection des gouttes. La comparaison entre l’approche numérique (code ASTEC) et les résultats expérimentaux sur la masse collectée par le spray a montré un bon accord au début de l’essai, puis un léger désaccord après un certain temps lié aux limites expérimentales de mesure et aux limites du code.
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Le, Mezo Priscilla. „Variabilité des écosystèmes marins de l'échelle inter-annuelle au dernier cycle glaciaire-interglaciaire“. Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV003.
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La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitatClimate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat
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Fortilus, Jeanne Marie Rose. „Modélisation bioéconomique des pêcheries thonières : mise en place d'aires marines protégées en haute mer de l'Océan indien“. Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012NANT4023.
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In this current work, to introduce, the biological and economic stakes in the fishery management have been outlined, then the marines protected areas (MPAs) issues notably in high seas has been presented. In its second part, the network structure of the bioeconomic system, from tuna stocks to markets, has been illustrated. It shows how to homogenize catch data extracted from Sardara database and markets data from Fishstat database taking into account the network structure drawn. A detailed analysis of data already homogenized is hence suggested. In the last part, a bioeconomic model of the global chain is implemented. This model is based on the network equilibrium concept. The network considered is described as large scale because it includes about 1000 biological and economic links. The algorithms used to compute the network equilibrium are provided in appendix and the iterative process are made for several years. Indeed, this work is designed to develop and analyze di#erent scenarios including the implementation of MPAs. Results of scenarios tested are then presented before concludingEn introduction de la thèse, j'expose tout d'abord les enjeux biologiques et économiques de la gestion des pêcheries, puis la problématique des aires marines protégées (AMPs), notamment en haute mer. Dans une seconde partie, la description de la structure en réseau du système bioéconomique a été réalisée: des stocks jusqu'aux di#érents marchés. Je présente ensuite comment la prise en compte de cette structure m'a permis d'homogénéiser les données de captures issues de la base de données Sardara et celles de commerce issues de la base de données Fishstat. Je propose alors une analyse succincte des données homogénéisées. Dans la dernière partie de la thèse, je développe un modèle bioéconomique de l'ensemble de la filière. Ce modèle est basé sur la notion d'équilibre de réseau lequel est reconnu comme de grande taille puis qu'il implique environ 1000 liens biologiques ou économiques. Les algorithmes que j'utilise pour le calcul de l'équilibre du réseau tout en itérant le principe sur plusieurs années sont fournis en annexe. Enfin, je montre que ce travail est capable de développer et d'analyser différents scénarii, de la mise en place d'AMPs au large, entre autres, dont les résultats sont analysés avant de conclure
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Coopman, Quentin. „Impact des aérosols sur les nuages en Arctique“. Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10154/document.
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Les interactions des aérosols avec les nuages en Arctique peuvent avoir de fortes conséquences sur le forçage radiatif. Néanmoins cette interaction reste encore mal comprise. Dans cette étude nous utilisons les instruments satellitaires POLDER-3 & MODIS pour obtenir des informations sur les propriétés microphysiques des nuages que nous co-localisons temporellement et spatialement avec la concentration en monoxyde de carbone, traceur passif du contenu en aérosols, issue des modèles numériques GEOS-Chem et FLEXPART. Nous co-localisons également les données avec les réanalyses de ERA-Interim pour pouvoir contrôler les paramètres météorologiques tel que l’humidité spécifique et la stabilité de la basse troposphère. Afin d’étudier l'impact des panaches de pollution sur la microphysique des nuages, nous définissons le paramètre ACInet qui décrit l'interaction aérosol nuage. Nos résultats suggèrent que les parcelles d'air venant de feux de biomasses ont un effet limité sur la microphysique des nuages. Au contraire, l'effet des aérosols venant de sources anthropiques ont un effet proche d'un maximum théorique. Nous étudions alors l'impact de différents paramètres météorologiques sur l'ACInet. Nous avons également analysé l'impact des aérosols d'origine anthropiques sur la transition de phase liquide-glace des nuages. Nos résultats indiquent que le contenu en aérosols a un effet net de diminution de la température de transition de phase, ce qui est susceptible d'avoir de fortes conséquences sur la durée de vie des nuagesThe Arctic region is warming particularly rapidly. The aerosol-cloud interaction (ACI) plays an important role on cloud radiative properties and climate change but aerosol impact on cloud microphysical parameters is still poorly understood.In this study we combine measurements from the satellite instruments POLDER-3 and MODIS to temporally and spatially co-localize cloud microphysical properties with carbon monoxide concentrations, passive tracer of aerosol content, from GEOS-Chem and FLEXPART. We also add ERA-I reanalysis of meteorological parameters to stratify meteorological parameters, such as specific humidity and lower tropospheric stability. Thus, observed differences in cloud-microphysical-parameters can be attributed to differences in aerosol content and not in meteorological parameters. We define a net ACI (ACInet) which can be interpreted as a measure of the sensitivity of a cloud at any given location to pollution plumes from distant sources. We study the impact of aerosols from anthropogenic and biomass-burning sources on liquid-cloud microphysical properties in Arctic, between 2005 and 2010, above ocean, and for different meteorological regimes. Our results suggest that the effect of biomass pollution plumes is smaller than the effect of anthropogenic pollution plumes. Meteorological parameters can significantly influence the ACI. We analyze the impact of anthropogenic aerosol on thermodynamic phase transition. The smaller the effective radius, the greater the supercooled temperature, whereas the greater the aerosol concentration, the smaller the supercooled temperature
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Salles, Tristan. „Modélisation numérique du remplissage sédimentaire des canyons et chenaux sous-marins par approche génétique“. Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13254.
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Un modèle de simulation génétique du remplissage sédimentaire des canyons et des complexes chenal-levées dans les environnements turbiditiques profonds est proposé. L’approche utilisée est basée sur une méthode originale celle des Automates Cellulaires. Les processus contrôlant l’évolution de ces systèmes sont simulés à l’aide de règles établies empiriquement ou par simplification des lois physiques. Le système sédimentaire est représenté par un domaine maillé construit par un enchaînement d’évènements. Deux versions ont été élaborées, elles visent à représenter de la manière la plus fine possible l’impact de ces écoulements sur la nature et l’architecture des dépôts. La première permet une description dynamique de l’évolution du fond lors du passage d’écoulements gravitaires. Un unique évènement est considéré à chaque simulation et les variations du fond et de la répartition des sédiments sont recalculées à chaque itération. La méthode est validée sur un cas réel grâce aux résultats obtenus pour la bouffée turbide de 1999 dans le canyon de Capbreton et aux corrélations réalisées avec les carottes prélevées dans le canyon. La seconde propose de simuler l’architecture des dépôts pour une succession d’évènements gravitaires. Le modèle moyenne les processus physiques en considérant les évènements successifs comme des états quasi-stationnaires. Les résultats obtenus améliorent la compréhension de l’impact des paramètres externes sur la dynamique des courants gravitaires et l’organisation des séquences de dépôts qui en résultent.
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Caro, Dimitri. „Conception et évaluation d'un schéma microphysique chaud et d'un schéma de capture et de lessivage des aérosols“. Clermont-Ferrand 2, 2002. http://www.theses.fr/2002CLF21372.
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Les propriétés microphysiques des aérosols et des hydrométéores ont des conséquences à l'échelle locale (précipitations, pics de pollution), régionale (inondations, pluies acides), et globale (changements climatiques). Une étude multi-échelle s'impose donc pour comprendre et prédire de façon satisfaisante les phénomènes météorologiques concernant les aérosols et les nuages. Les limitations de temps de calcul et de mémoire rendent actuellement impossible une modélisation détaillée des processus microphysiques. Des schémas microphysiques plus simples doivent donc être développés pour déterminer à partir des processus et des caractéristiques de petite échelle, les propriétés grande échelle des aérosols et nuages. Un schéma quasi-spectral de microphysique chaude BUSCAM ("bulk scavenging model") a été développé pour prédire les concentrations et les rapports de mélange des aérosols, des gouttelettes et des gouttes de pluie. Il considère, explicitement et analytiquement, la nucléation des gouttelettes (Abdul-Razzak et al. , 2000), la condensation et l'évaporation (Chaumerliac et al. , 1987), les processus de rupture et de collision-coalescence des gouttes avec les noyaux de collection de Long (1974) et la paramétrisation de l'autoconversion de Berry et Reinhardt (1974), ainsi que le lessivage des aérosols. Le schéma a été testé dans le cadre de la dynamique simple du modèle parcelle d'air, et comparé avec les résultats de detailed scavenging model DESCAM (Flossmann et al. , 1985). Ensuite, il a été utilisé dans le cadre dynamique du modèle cinématique 2D (Szumowski et al. , 1998) dédié au Hawaiin Rainband Project (1990), puis comparé avec les observations et les résultats de DESCAM. Les résultats montrent que le BUSCAM se comporte de façon satisfaisante. De plus, ce modèle permet pour la première fois de traiter simultanément l'évolution des nuages et le lessivage des aérosols. Il améliore donc la représentation des interactions entre les nuages et la pollution atmosphérique
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Rompas, Parabelem Tinno Dolf. „Un modèle numérique pour l'étude des courants marins dans le détroit de Bangka, Nord Sulawesi, Indonésie“. Aix-Marseille 3, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX30023.
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Un modèle numérique permettant d’étudier les courants marins dans le détroit de Bangka (Sulawesi du Nord, Indonésie) est proposé. Cette étude est destinée à la mise en place d’hydroliennes dans l’endroit le plus adapté du détroit afin de fournir du courant électrique à l’environnement voisin. Le projet utilise un modèle tridimensionnel d’écoulement prenant en compte la distribution de pression dans les couches verticales liquides qui est supposée hydrostatique. On est ainsi ramené à un calcul bidimensionnel utilisant les équations du mouvement en eau peu profonde. L’objectif de l’étude est l’obtention simultanée des lignes de courants et les disponibilités de puissance des marées par unité de surface horizontale du détroit. Le détroit de Bangka a une largeur d’environ 5500 mètres pour une profondeur moyenne de 40 mètres. Le calcul numérique est simulé à l’aide de mailles horizontales de 60 mètres de côté. Les données des conditions de bord pour les vitesses résultent de mesures expérimentales. Les solutions numériques ont été obtenues en utilisant un pas de temps d’une seconde. Les résultats montrent que les lignes de courants et les valeurs des vitesses correspondent convenablement aux résultats des mesures. Les valeurs de la puissance disponible par m2 alors obtenues par le calcul doivent permettre de choisir l’endroit le plus convenable pour installer des turbines bien adaptées pour une future centrale électrique sousmarineA numerical model makes it possible to study the marine currents in the Bangka strait (North Sulawesi, Indonesia) is proposed. This study is intended for the installation of hydroelectric in the place more adapted of strait in order to provide electric current to the close environment. The project uses a three-dimensional model of taking flow where the pressure distribution in the liquid vertical layers which is supposed hydrostatic. We are thus brought back to a twodimensional calculation using the shallow water equations. The objective of the study is the simultaneous obtaining of the current threads and the power availabilities of the tides per unit of horizontal area of the strait. The Bangka strait is 5500 m width for an average depth of 40 m. Numerical calculation is simulated using horizontal meshes of 60 side meters. The velocity data of the edge conditions result from experimental measurements. The numerical solutions were obtained by using a time step of one second. The results show that threads of currents and values of velocities correspond to the results of measurements. The values of the power available per m2 then obtained by calculation must make it possible to choose the more suitable place to install turbines adapted well for a future undersea power plant
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Chrit, Mounir. „Formation des aérosols organiques et inorganiques en Méditerranée“. Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1027/document.
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Le but de cette thèse est de comprendre les origines et les processus de formation des aérosols organiques (AO) et inorganiques (AI)en Méditerranée durant différentes saisons en utilisant le modèle de chimie-transport de la plateforme de la modélisation de la qualité de l'air Polyphemus. Dans le cadre du projet de recherche ChArMEx (Chemistry Aerosol Mediterranean Experiment), des mesures des concentrations des aérosols et de leurs propriétés ont été conduites à la station ERSA du Cap Corse (île de la Corse, France) dans le bassin ouest de la Méditerranée pendant les étés 2012 et 2013 et l'hiver2014. Ce travail de thèse a également bénéficié de mesures effectuées durant des vols avions au-dessus de la Méditerranée pendant l'été 2014.Le modèle est évalué pendant les différentes périodes simulées et des processus/paramétrisations ont été ajoutés ou modifiés afin d'avoir de bonnes comparaisons modèle/mesures pour les concentrations et les propriétés des aérosols. Des études de sensitivité à la météorologie, aux émissions anthropiques et aux émissions marines, en plus des différents paramètres d’entrée du modèle sont conduites pour comprendre les origines des aérosols. La paramétrisation des émissions de sels marins est choisie de manière à avoir de bonnes comparaisons aux mesures de sodium, qui est un composé non volatil émis principalement par les sels marins. Grâce à une paramétrisation qui estime la fraction organique des émissions marines à partir de la chlorophylle-a montre que les organiques marins contribuent à moins de 2% des AO. L'évaluation du modèle montre l'importance de la description des émissions des bateaux pour la modélisation des concentrations du sulfate et des AO. Cependant, les hypothèses faites dans la modélisation de la condensation/évaporation ont beaucoup d'impact sur les concentrations simulées de nitrate et d'ammonium (équilibre thermodynamique, état de mélange).Pendant les étés 2012 et 2013, les AO sont principalement d'origine biogénique, ce qui est bien reproduit par le modèle. Les mesures enregistrent d'importantes concentrations d'AO hautement oxydés et oxygénés. Pour que le modèle reproduire non seulement les concentrations, mais également les propriétés d’oxydation et d'hydrophilicité des AO, trois processus de formation d'aérosols organiques secondaires (AOS) à partir de monoterpènes sont ajoutés au modèle: l'autoxidation qui induit la formation de composés organiques d'extrêmement faible volatilité, un mécanisme de formation du nitrate organique, et un mécanisme de formation d'un produit d'oxydation de deuxième génération. Les états d'oxydation et d'oxygénation des AO à Ersa sont bien simulés en supposant de plus la formation d'organosulfates. Des simulations hivernales montrent que les AO y sont principalement d'origine anthropique. Bien que les émissions des composés organiques semi-volatils et de volatilité intermédiaire (COVIS) qui sont manquants dans les inventaires d'émissions influencent peu les AO en été, leur influence est dominante en hiver. La contribution du secteur du chauffage résidentiel pendant la saison froide s'avère très importante. Différentes descriptions et paramétrisations des émissions et des schémas de vieillissement des COVIS sont ajoutées au modèle, c-à-d distribution de volatilité à l'émission, schéma à une étape d'oxydation vs schéma à plusieurs étapes d'oxydation et la prise en compte de composés organiques volatils non-traditionnels(COVNT). Bien que le modèle reproduise bien les concentrations des AO, les études de sensibilité révèlent que la distribution de volatilité à l'émission influence beaucoup les concentrations des AO. Néanmoins, les états d'oxydation et d'oxygénation de ces derniers restent sous-estimés par le modèle pendant l'hiver quelque soit la paramétrisation utilisée, ce qui suggère la nécessité d'ajouter au modèle d'autres mécanismes de formation des AOS à partir des précurseurs anthropiques (autoxidation, formation du nitrate organique)This work aims at understanding the origins and processes leading to the formation of organic aerosols (OA) and inorganic aerosols (IA) over the western Mediterranean Sea during different seasons, using the air-quality model Polyphemus. In the framework of ChArMEx (the Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment), measurements of both aerosol concentrations and properties are performed at a remote site (Ersa) on Corsica Island in the northwestern Mediterranean sea in the summers 2012, 2013 and the winter 2014. This thesis also benefits from measurements performed during flights above the western Mediterranean Sea in the summer 2014. The model is evaluated during these periods, and different processes/parameterizations are added or modified in order to have good model-to-measurements comparisons, not only of aerosol concentrations but also of their properties. Origins of aerosols are assessed through different sensitivity studies to the meteorological model, anthropogenic emissions inventory, sea-salt emissions and different input models. The contribution of marine emissions to inorganic aerosols (IA) is important, and the parameterization of sea-salt emissions is chosen such as having good comparisons to sodium measurements, which is a non-volatile compound emitted mainly by sea salts. Marine organic aerosols (OA), which are added to the model with a parameterization that uses the chlorophyll-a concentration as a proxy parameter to model the marine chemistry, contribute to OA by only 2% at the maximum. The ground-based and airborne model-to-measurements comparisons show the importance of an accurate description of shipping emissions to model sulfate and OA concentrations. However, this is not true for nitrate and ammonium concentrations, which are very dependent on the hypotheses used in the model for condensation/evaporation (thermodynamic equilibrium, mixing state).During the summers 2012 and 2013, OA concentrations are mostly of biogenic origin, which is well reproduced by the model. Measurements show important concentrations of highly oxidized and oxygenated OA. For the model to reproduce not only the concentrations but also the oxidation and hydrophilicity properties of OA, three processes to form secondary organic aerosols (SOA) from monoterpenes are added to the model : the autoxidation process leading to the formation of extremely low volatility organic compounds, the organic nitrate formation mechanism and the second generational ageing. The high oxidation and oxygenation states of OA at Ersa are well modeled when organosulfate formation is also assumed. Winter simulations show that OA are mainly of anthropogenic origin. The influence of the anthropogenic intermediate/semi-volatile organic compound (ISVOC) emissions, which are missing from emission inventories, is low in summer. Nonetheless, the role and the contribution of ISVOC appear very significant during the winter, with a large contribution from residential heating. Different parameterizations to represent the emissions and the ageing of IS-VOC are implemented in the model, namely the volatility distribution of emissions, single-step vs multi-step oxidation scheme and non-traditional volatile organic compounds (NTVOC) chemistry. Sensitivity studies show that the volatility distribution at the emission is a key parameter to improve the modeling of OA concentrations. The model reproduces well the observed concentrations, but the observed organic oxidation and oxygenation states are strongly under-estimated, stressing the potential role of autoxidation and organic nitrate from anthropogenic precursors
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Zabiégo, Magali. „Rayonnement d'un bain de corium dans un milieu chargé en aérosols issus de l'interaction corium/béton“. Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11002.
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Le cas hypothetique de la perte de refrigerant primaire dans un reacteur a eau pressurisee (rep) peut entrainer, en cas de non intervention, le denoyage du cur du reacteur, sa montee en temperature, la fonte des crayons combustibles et des structures qui les maintiennent. On peut alors aboutir a la degradation complete du cur et au percement de la cuve par les debris fondus (le corium). Le corium a haute temperature (2000 a 3000 k) peut ainsi couler sur le radier en beton du reacteur et l'eroder rapidement, comme l'ont montre plusieurs programmes experimentaux. De cette interaction, on a observe, entre autre, le degagement d'un epais nuage d'aerosols et d'importants flux de chaleur. L'effet de ces aerosols sur la propagation du flux de chaleur emis par le bain de corium a ete mis en evidence au cours de ce travail. Nous avons ecrit un modele numerique de transfert radiatif dans un milieu capable d'absorber, de diffuser et d'emettre de l'energie. Des resultats experimentaux puises dans la litterature nous ont permis de degager des elements de validation de ce modele et de montrer clairement l'effet d'ecran lie aux aerosols. A partir de ce modele, nous avons ensuite etabli des correlations relatives a des essais particuliers (essais l1, l2, l4 et l7 du programme advanced containment experiment). Ces correlations donnent l'extinction moyenne due aux aerosols en fonction de la concentration moyenne en aerosols dans le milieu. Elles sont destinees a etre ajoutees aux logiciels d'analyse de l'interaction corium/beton lesquels, en majorite, ne tiennent pas compte de la presence des aerosols et surestiment les pertes radiatives vers le haut de l'enceinte. Nous avons applique l'une de ces correlations a l'essai l7 a l'aide du logiciel corcon-uw. Nous avons ainsi montre que la prise en compte des aerosols rapproche significativement nos calculs des resultats experimentaux et nous permet d'observer le blocage de l'energie thermique pres du bain et l'elevation de la temperature du corium qui en resulte
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Martin, Emmanuel. „Etude et modélisation de la formation et de la croissance des aérosols organiques secondaires d'origine biogène“. Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. http://www.theses.fr/2001STR13195.
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Melachroinos, Stavros A. „Positionnement géodésique à haute fréquence de réseaux GNSS terrestres et marins“. Observatoire de Paris (1667-....), 2007. https://hal.science/tel-02071426.
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L’observation des déformations surfaciques de la croûte terrestre et les variations du niveau des océans mesurés par des réseaux GNSS terrestres ou marins sont un sujet que le CNES/GRGS voulait investigué profondément. Les caractéristiques principales de quatre systèmes qui constitueront le futur système global des systèmes de navigation GNSS sont présentées. Dans une deuxième partie, je me concentre sur la définition des composantes géodésiques utilisées pour le positionnement par GNSS. Dans une troisième partie, je présente d’abord le logiciel scientifique GINS qui a constitué l’outil principal de mes études. Modifications pour la mise à jour du logiciel et son adaptation à mes problèmes seront aussi survolés. Ensuite, les différents tests des validations sur les modifications en positionnement et en orbitographie (pour GPS et GIOVE-A) sont étudiés. Dans une quatrième partie, l’étude principale sur la surcharge océanique – OTL dans des régions côtières complexes, comme en Bretagne, en France, est effectué. La méthode implémentée a comme cible d’utiliser un réseau GPS dense dédié à évaluer/valider les modèles des marées dans la région. Les effets tels que l’impact de l’OTL sur les paramètres troposphériques, la stabilité du datum de référence utilisé et le repliement du spectre sur des séries temporelles des stations GNSS dues aux mouvements verticaux mal modélisés sont analysés. Dans la partie finale, j’analyse les résultats préliminaires des données cinématiques d’une campagne GPS dédié à comparer et valider les observations altimétriques et océanographiques pour l’étude du courant circumpolaire AntarctiqueThe surface deformations of the Earth’s crust and the sea-level variations measured by terrestrial or maritime GNSS networks are a subject that the CNES/GRGS team wanted to investigate thoroughly. In the first part, the main characteristics and differences of four global positioning systems that will constitute the future Global Navigation Satellite System of Systems are presented. In the second part, I concentrate in the definition of the basic geodetic components of GNSS used in positioning. In the third part, GINS scientific software package the basic tool used in this PhD study is presented. Updated modifications implemented for the needs of my research are overseen. Then validations tests of the modifications on the level of precise orbit determination (for GPS and GIOVE-A) and positioning are presented. In the fourth part, the main study of ocean tide loading – OTL in a complex coastal area that of Brittany, in France is presented. The implemented method aims to use a dedicated dense GPS network in order to evaluate/validate the performances of ocean tide models in the region. The impact of OTL on tropospheric parameters, the datum stability used to align the GNSS solution and the aliasing affects on the campaign stations’ time-series of unmodeled vertical displacement are analyzed. In the final and last part, the preliminary results of a GPS kinematic data set designated to cross compare and validate altimetric and oceanographic observations of the Antarctic Circumpolar Current are analyzed
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Le, Mezo Priscilla. „Variabilité des écosystèmes marins de l'échelle inter-annuelle au dernier cycle glaciaire-interglaciaire“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV003/document.
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La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitatClimate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat
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Turmel, Dominique. „Analyse des chutes de bloc dans le domaine subaquatique“. Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25529/25529.pdf.
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Chami, Malik. „Développement d'un code de transfert radiatif pour le système océan-atmosphère : application au détroit du Pas-de-Calais“. Littoral, 1997. http://www.theses.fr/1997DUNK0012.
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L'observation des surfaces océaniques depuis l'espace fournit des informations sur le contenu de l'eau en matières en suspension. Actuellement, les missions spatiales se donnent comme objectif la détermination de la concentration en pigments dans les océans. Cela nécessite la connaissance des mécanismes régissant le transfert du rayonnement solaire dans le système océan-atmosphère. Dans ce contexte, nous avons développé un code de calcul du transfert du rayonnement dans la couche atmosphérique et océanique. La validation de ce code a été conduite à partir d'inter-comparaisons avec des modèles existants et à partir de mesures. L'observation de la surface océanique depuis l'espace se fait à travers l'atmosphère qui est considérée comme un élément perturbateur. On s'emploie donc à corriger le signal des effets atmosphériques. Parmi les composants de l'atmosphère, les aérosols sont les plus difficiles à corriger car ils possèdent une variabilité spatio-temporelle importante ; il est alors préférable de les mesurer localement. Des mesures d'optique atmosphérique ont été réalisées dans le détroit du Pas-de-Calais dans le but de décrire les aérosols présents. L'analyse du rayonnement polarisé a permis d'identifier un mode de petites particules, correctement modélisé par les granulométries de Shettle. À partir de ces modèles, la composante atmosphérique du signal a été éliminée sur des images de l'instrument polder afin de disposer de la luminance à la surface de l'eau. Des mesures d'optique marine ont également été collectées en été et en automne. Les campagnes d'été étaient propices à la télédétection des pigments chlorophylliens alors que celles d'automne favorisaient la caractérisation des particules minérales. L'analyse conjointe des mesures marines et satellitaires a montré qu'une cartographie du milieu en matières en suspension est possible. Par ailleurs, les études de sensibilité effectuées dans ce travail ont montré que l'extraction des sédiments serait envisageable à partir des luminances polariséesThe observation of the sea surface from space proovides informations about the water content in suspended matter. Numerous sensors are launched in order to assess the pigment concentration in the open ocean (case I) as well as in the coastal waters (case II). Therefore, we need to understand the mechanisms which affect the solar beam in the ocean-atmosphere system. We thus developed a radiative transfer code for both atmosphere and coastal layer. The validation of this code was carried out first through an inter-comparison between existing models and second through truth measurements. The observation of the ocean is made throughout the atmosphere wich disturbs the pathways of the solar beam. We thus need to correct the signal for atmospheric effects. Among the components of the atmosphere, aerosols are the most difficult to remove because of their strong variability in time and space ; it is then useful to derive them locally. Atmospheric optical measurements were carried out in the Straits of Dover in 1994 ans 1995 in order to describe the aerosols. The analysis of the polarized radiation enabled to identify a mode of small particles, correctly represented by Shettle and Fenn’s size distribution. The atmospheric contribution to the signal has been removed using Shettleand Fenn’s models on POLDER airborne scenes to get the water leaving radiance. Marine optical measurements were also collected in the water column in summer and autumn. Summer experiments were favorable to remote sense chlorophyll pigments whereas autumn ones concerned mineral particles. The analysis of marine and satellite data showed that a map of suspended matter concentration was possible. Also the theoretical sensitivity studies conducted in this work revealed that the sediment signature could possibly be extracted from the polarized radiance
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Marsaleix, Patrick. „Modélisation tridimensionnelle de la circulation océanique dans le Golfe du Lion“. Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30072.
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Un modele oceanique tridimensionnel aux equations primitives est developpe et applique a la description des courants dans le golfe du lion. Les problemes numeriques poses par la representation des fortes pentes bathymetriques dans un modele aux coordonnees sigma, sont traites par une methode reduisant les erreurs de troncature des schemas de differenciation. Les simulations du courant liguro-provencal-catalan realisees en l'absence de vent, permettent de retrouver les ordres de grandeurs obtenus experimentalement, en ce qui concerne la veine principale longeant le talus. Les simulations de la circulation induite par vent fort mettent en evidence des processus d'upwelling cotiers observes par la teledetection satellitaire, ainsi que des systemes tourbillonnaires anticycloniques organises
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Cousin, Frédéric. „Modélisation de l'intéraction dynamique- chimie - aérosol : campagne ESCOMPTE 2001“. Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30106.
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Vallé, Michel. „Mise au point de techniques microbiologiques et biochimiques d'évaluation de l'altération de la chair de poissons marins et essais de modélisation“. Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10107.
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L'evaluation experimentale de la flore d'alteration de la chair de poisson consiste presque exclusivement a determiner la charge bacterienne. La flore du muscle de poisson marin est halophile et psychrotrophe ou psychrophile. Les denombrements bacteriens les plus importants sont obtenus par ensemencement effectue a l'aide du systeme spiral (nf v08-100) : la flore totale et la flore h#2s sont denombrees de facon optimale sur milieu pca-h#2s contenant 1,73% (p/v) de nacl a 25c et la flore a gram negatif sur milieu tsacv contenant 1,79% (p/v) de nacl a 20c. Des modelisations ont permis de montrer des cinetiques d'evolution bacterienne differentes et lorsque le poisson devient inconsommable les denombrements sont superieurs a 100. 000 ufc/g pour la flore totale, 10. 000 ufc/g pour la flore h#2s et 45. 000 ufc/g pour la flore a gram negatif. Un test rapide (24 h. A 25c) de reduction de l'oxyde de trimethylamine (otma) permet d'evaluer la qualite microbiologique d'un poisson : des valeurs inferieures a 36 mg d'azote / 100 ml de culture sont rencontrees pour des poissons consommables. Cependant, cette reaction n'est pas specifique a l'otma, d'autres molecules peuvent etre methylees et reduites par les bacteries en amines tertiaires (dosables par les techniques de conway et de billon). Une voie de degradation de ces composes est proposee. Dans le cadre de la biochimie previsionnelle, trois techniques novatrices sont etablies : - une technique de dosage d'amines biogenes et d'amines volatiles par c. L. H. P. A ete mise au point ; l'etablissement d'un rapport (i. A. ) permet de suivre, apres modelisation, l'evolution de l'alteration d'un poisson. - une technique de dosage des derives de degradation de l'atp par c. L. H. P. Donne une estimation rapide de la fraicheur des poissons, mais toutes les especes de poissons ne degradent pas ces derives de la meme facon. - une technique de dosage du formol permet d'evaluer rapidement les groupements amines libres (g. A. L. ) et apres modelisation, l'alteration d'un poisson peut etre estimee. Un nouveau rapport regroupant les amines detectees par c. L. H. P. Et les groupements amines libres semble encore plus fiable pour suivre l'alteration des poissons.
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Conchon, Anna. „Modélisation du zooplancton et du micronecton marins“. Thesis, La Rochelle, 2016. http://www.theses.fr/2016LAROS011/document.
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Le zooplancton et le micronecton sont les deux premiers échelons animaux de la chaine trophique marine. Bien que de tailles très différentes (200μm à 2mm pour le zooplancton, 2 à 20cm pour le micronecton), ces deux groupes d'espèces variées partagent un comportement singulier : les migrations nycthémérales. Ces migrations journalières entre la profondeur de jour et la surface de nuit induisent des flux de matière organique très importants entre les différentes profondeurs de l'océan. L'étude des cycles biogéochimiques océaniques a une grande importance pour l'étude du changement climatique. Cette étude est notamment conduite à travers le développement de modèles globaux de circulation océanique et de biogéochimie. La suite logique de ces développements est donc la modélisation du zooplancton et du micronecton. La gamme de modèles SEAPODYM modélise avec parcimonie la chaine trophique depuis le zooplancton jusqu'aux prédateurs supérieurs à l'aide de trois modèles. Cette thèse présente le modèle de biomasse de zooplancton SEAPODYM-LTL (pour lower trophic level, niveau trophique bas), ainsi qu'une analyse de sa sensibilité aux forçages. En effet, la particularité de ces modèles est leur forçage offline par des champs de courants, température et production primaire produits par d'autres modèles. Le modèle SEAPODYM-LTL est également comparé au modèle PISCES (NPZD), et présente des performances similaires à ce dernier dans le cas testé. Afin d'améliorer les prédictions du modèle SEAPODYM-MTL (mid-trophic level, i.e. le modèle de biomasse de micronecton), une méthodologie d'assimilation de données a été mise en place pour affiner la paramétrisation utilisée. Des données d'acoustique active (38kHz) sont donc utilisées pour enrichir le modèle. Cette méthodologie a été conçue autour d'un cas test présenté dans cette thèse. L'extension du jeu de données acoustiques assimilées au modèle a permis de mettre en évidence le besoin de mieux modéliser les profondeurs des couches verticales de SEAPODYM. Cela a été réalisé à l'aide du jeu de données acoustiques évoqué précédemment. Cette étude est également présentée dans cette thèseZooplankton and micronecton are the first marine trophic levels. Different by their size (200μm to 2mm for zooplankton, 2 to 20cm for micronekton), this two groups undergo diel vertical migration from depth by day to the surface during the night. These migrations create major organic matter fluxes between the deep ocean and the surface. Biogeochemical cycles are of great importance for climate change studies. These studies are conducted with ocean global circulation model and biogeochemical model. The way to go is develop low and mid-trophic level modelling approaches. SEAPODYM ensemble of models are three parsimonious model of biomass at diverse level of the trophic chain, from zooplankton to top predators. This thesis introduce the zooplankton biomass model SEAPODYM-LTL (lower trophic level) and a forcing fields sensitivity analysis. Indeed, these model are forced off line by currents, temperature and primary production fields produced by other models. SEAPODYM-LTL has also been compared to PISCES (NPZD) and both have similar performance score in this study. In order to improve SEAPODYM-MTL (mid trophic level) predictions, a data assimilation framework has been developed to find a better parameterisation. 38kHz active acoustic data have been used to improve the model. This methodology has been develop thanks to a test case that we present in this thesis. The gathered acoustic dataset permitted to show the need of a better definition of vertical layer depths. It has been developed using the acoustic dataset. The related study is presented in this thesis
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Equihua, Anguiano Luisa Nicté. „Modélisation des ancrages de structures offshore flottantes dans les grands fonds marins“. Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0006.
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Les exploitations pétrolières dans les "fonds marins" ont entraîné le besoin de développer et de connaître le comportement des structures dans des conditions particulières de sol. Les "ancres à succion" et les "ancres plates" sont un exemple de structures utilisées comme ancrages de systèmes flottants. Ce travail présente une étude paramétrique des "ancres à succion" et des "ancres plates" en conditions axisymétriques, 2D et 3D. Les caractéristiques de sol sont celles d'argiles trouvées aux grandes profondeurs marines. Le sol a été simulé avec les modèles "Mohr-Coulomb" et "Soft-Soil". L'apport de la succion sur la capacité ultime a été étudié. Pour les "ancres à succion", nous présentons des facteurs de charge qui permettent de prévoir les capacités ultimes à l'arrachement sous une charge inclinée, valables en 3D à partir de simulations 2D. Pour les "ancres plates" nous avons proposé des facteurs de capacité à l'arrachement, qui servent à calculer la capacité ultimeThe development of deepwater petroleum exploitation has been accompanied by a major evolution and a necessity to know the structures performance in particular soil conditions. Suction caissons and plate anchors are examples of structures used as anchoring for floating systems. Ln this work, a numerical study of suction caissons and plate anchors foundations is presented. Axi-symmetric, 2D and 3D simulations were performed. The soil characteristics considered were clays, corresponding to deep sea sediments. The clay was simulated with the two constitutive soil models "Mohr-Coulomb" and "Soft-Soil". The effect of suction in the bearing capacity of the two anchors was studied. For the suction caissons relationships were obtained that permitted the evaluation of the bearing capacity of laterally loaded caissons. 3D results are acquired by extrapoling 2D simulation. For plate anchors, factors to calculate the bearing capacity were obtained
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Bensaker, Bachir. „Contribution à la modélisation et à l'identification d'un processus de croissance de micro-organismes marins (Dinophysis acuminata)“. Le Havre, 1988. http://www.theses.fr/1988LEHA0002.
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Ce travail présente une contribution à la modélisation et à l'identification d'un processus biologique complexe à l'évolution mal connue. Le processus considéré est l'apparition et le développement des micro-organismes marins toxiques Dionophysis acuminata, ce qui implique d'importantes conséquences économiques et sanitaires. Un premier modèle du type "boîte noire" est construit à partir de l'exploitation de données physiques, chimiques et biologiques prélevées périodiquement sur site. Ce modèle nous a permis de mettre en évidence les principaux facteurs influençant le phénomène et permettra, à l'avenir, de prédire l'évolution du processus et de détecter une prolifération trop importante de ces micro-organismes. En se basant sur la modélisation des mécanismes physiques, chimiques et biologiques élémentaires des principaux facteurs nous avons construit un second modèle dit "de connaissance" afin d'améliorer la compréhension du processus. Ce travail apporte une contribution très importante au projet de réalisation d'un système automatique de prévision des phénomènes d'eaux colorées sur le site d'Antifer.
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Assier, Rzadkiewicz Sandrine. „Etudes numériques et expérimentales d'un glissement de sédiments le long d'une pente sous-marine et des vagues générées“. Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20024.
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A la suite de phenomenes naturels tels que l'erosion, un seisme ou une tempete, des masses sedimentaires instables peuvent etre mises en mouvement et generer des raz-de-maree tres dangereux pour les regions cotieres. Au cours du mouvement gravitaire, on peut observer un ecoulement dense le long de la pente et un ecoulement de suspension au dessus. Afin de modeliser numeriquement le phenomene physique, un modele de melange a ete developpe a partir du code d'hydrodynamique bidimensionnel nasa-vof2d. Les equations completes de navier-stokes sont resolues en considerant les sediments et l'eau ambiante comme un melange. La partie dense est traitee comme un fluide a seuil alors que la partie dispersee, regie par des lois hydrauliques, est modelisee par un fluide parfait de faible densite. Le modele numerique comprend un seuil d'ecoulement, un coefficient de viscosite, un coefficient de diffusion et un frottement sur la pente. L'extension du code a ete testee a travers differents types de problemes. Afin de valider les modifications, des experiences bidimensionnelles en bassin qui consistent a laisser glisser une masse de sable le long d'un plan incline ont ete realisees. Les parametres numeriques ont ete cales par rapport aux observations experimentales qui montrent l'importance du role de la pression interstitielle. Un modele rheologique utilisant une approche de la mecanique des sols a ete developpe. Cette modelisation nous a alors semble plus coherent pour reproduire a petite echelle un ecoulement granulaire qu'un modele viscoplastique issu de la mecanique des fluides. Enfin, le code nasa-vof3d a egalement ete transforme en un modele de melange. En tenant compte des volumes estimes par l'universite de genes, un glissement hypothetique sous-marin d'une masse deformable est modelise dans le canyon de taggia (italie)
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Chen, Cheng. „Retrieving global sources of aerosol emissions from satellite observations“. Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R001/document.
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La compréhension du rôle des aérosols atmosphériques dans le fonctionnement du système terre-atmosphère est limitée par les incertitudes sur leur répartition spatiale, leur composition et leurs sources. Si leurs impacts sur le changement climatique et l’environnement peuvent être évalués grâce aux modèles de chimie-transport, ces incertitudes en limitent la précision. Les observations satellitaires ont la capacité de fournir à l’échelle globale des informations précises sur un certain nombre de paramètres « aérosols » mais elles sont limitées par les conditions nuageuses, la périodicité des orbites et par le contenu en information, c’est-à-dire le type de paramètres que l’on peut retrouver suivant la nature de ces observations. Une approche prometteuse consiste à améliorer les champs d’émission des modèles en utilisant le principe de la modélisation inverse. Dans cette étude, nous avons conçu une méthode de restitution simultanée des sources d’émission de poussières désertiques, de carbone suie et de carbone organique à partir des produits satellitaires (POLDER/PARASOL) dérivés en utilisant l’algorithme GRASP, conjointement à une modélisation inverse du modèle GEOS-Chem. Cela nous a permis de créer une base de données d’émissions globales d’aérosols sur la période 2006 – 2011. Des simulations réalisées avec les modèles directs GEOS-Chem et GEOS-5/GOCART utilisant cette base de données montrent bien entendu un bon accord avec des observations POLDER mais aussi une nette amélioration de la modélisation de l’aérosol à l’échelle globale lorsque l’on compare les sorties à des mesures indépendantes du réseau AERONET ou à d’autres mesures spatiales (MODIS, MISR, OMI)Understanding of the role that atmospheric aerosol play in the Earth-atmosphere system is limited by uncertainties in aerosol distribution, composition and sources. Thus, accurate chemical transport model simulation systems are crucial needed to analyse and predict atmospheric aerosols and their impacts on climate change and environment. Satellite observations have ability to provide an extensive spatial coverage and accurate aerosol products, however, are constrained by clear-sky condition, global coverage orbit cycle and information content. One of the most promising approaches is to reduce model uncertainty by improving the aerosol emission fields (i.e., model input) by means of inverse modeling relying on satellite observations as a constrain. In this study, we designed a method of simultaneous retrievals of desert dust, black carbon and organic carbon aerosol emission sources using aerosol data obtained from GRASP algorithm applied to POLDER/PARASOL satellite observations, and relying on the GEOS-Chem inverse modeling framework. Then, a satellite-based global aerosol emission database (2006-2011) has been developed. This aerosol emission database has been further evaluated by utilization in GEOS-Chem and GEOS-5/GOCART models. The model posterior simulation of aerosol properties employing the retrieved emissions shows a better agreement than the model prior simulation; it is true for not only fitted PARASOL products, but also for completely independent measurements from ground-based AERONET and satellites aerosol products (e.g., MODIS, MISR, OMI). The results suggest that the satellite-based aerosol emission database improves overall global aerosol modeling
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Bellouin, Nicolas. „Estimation de l'effet direct des aérosols à partir de la modélisation et de la télédétection passive“. Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-183-184.pdf.
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Les aérosols atmosphériques influent sur le bilan radiatif terrestre en diffusant et absorbant le rayonnement incident (effet direct) et en modifiant le cycle de vie et les propriétés radiatives des nuages (effet indirect). Les interactions aérosols anthropiques - nuages - rayonnement constituent un forçage du système dont le signe et l'ordre de grandeur sont mal connus. Cette thèse étudie l'effet direct à partir d'observations satellitaires et de photométrie au sol. Elle aborde également plusieurs aspects de la modélisation des aérosols et de la surface dans les codes de transfert radiatif. Après avoir présenté les aérosols atmosphériques et leur impact climatique, on définit la perturbation des flux radiatifs due à l'effet direct des aérosols. Les outils utilisés par cette thèse sont le code de transfert radiatif Streamer qui, associé à une technique de reconstitution du signal, permet de simuler flux et réflectances, l'instrument satellitaire Polder, qui est multidirectionnel et effectue des mesures polarisées, et le réseau de photomètres Aeronet-Photons. On étudie tout d'abord l'impact sur la perturbation radiative directe des aérosols de deux simplifications souvent utilisées dans les calculs de transfert radiatif. Il est montré, à partir de mesures de la fonction de phase, que négliger la non-sphéricité des aérosols entraîne des erreurs importantes sur la perturbation radiative directe et sur l'inversion de l'épaisseur optique. La prise en compte de la surface océanique par son albédo entraîne également des erreurs par rapport à la prise en compte rigoureuse utilisant la fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle. Pour estimer l'absorption par les aérosols, nous avons associé les inversions de Polder à un jeu d'albédos de diffusion simple issu de l'analyse de mesures Aeronet-Photons. L'algorithme utilisé permet d'identifier l'aérosol présent dans l'atmosphère en se basant sur les propriétés optiques déduites des mesures de Polder et sur la localisation géographique de la scène. Notre estimation de l'absorption en ciel clair est 2,5 Wm-2en moyenne globale sur les huit mois de données Polder. Nous présentons ensuite une méthode originale d'estimation de la perturbation radiative au-dessus des océans et en ciel clair à partir des réflectances de Polder. Grâce à l'utilisation de nombreux modèles d'aérosols, notre algorithme permet de défmir une incertitude. L'application sur les huit mois de mesures de Polder permet d'évaluer la perturbation radiative entre -6,8 et -7,8 Wm-2 en moyenne globale et sur huit mois. Une modification sera apportée à l'algorithme afm de mieux prendre en compte l'effet du vent sur la surface marine. La thèse se termine par une discussion sur l'estimation de la perturbation radiative directe au-dessus des continents, où la prise en compte de la surface est difficile.
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Giraud, Xavier. „Reconstitution paléocéanographique du signal delta15N : modélisation couplée physique et biogéochimique d'un upwelling côtier“. Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12452.
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Afin de reconstruire le signal isotopique sédimentaire dans uncontexte d'upwelling côtier, nous avons développé un modèle couplé physique et biogéochimique pouvant prendre en compte le fractionnement des isotopes de l'azote au sein d'un réseau trophique. Le modèle biologique est un modèle NPZD (Nutriments, Phytoplancton, Zooplancton, Détritus) qui prend en compte le fractionnement des isotopes de l'azote lors de l'assimilation des nutriments et lors de l'excrétion du zooplancton. Le modèle physique POM (Princeton Ocean Model) simule la circulation de l'upwelling côtier. Appliqué pour différentes situations de niveaux marins, ce modèle couplé nous permet de reproduire les signaux sédimentaires d15N et flux d'azote organique et d'en tirer des conclusions sur les scénarios paléocéanographiques. Au large du Cap Blanc, Mauritanie, l'effet de la montée du niveau marin, par l'immersion de la plate forme continentale, semble être le principal facteur responsable lors de la dernière déglaciation des variations de flux d'azote organique et du signal isotopique au niveau des sédiments. Ceci nous permet de proposer que le bilan d'azote océanique au cours de la dernière déglaciation ait pu être plus équilibré et stable qu'initialement prévu. Cet effet s'accompagne d'une période de fonctionnement de l'upwelling qui aurait pu être plus longue au Dernier Maximum Glaciaire, aux environs de 10 mois, contre 4-5 mois pour l'actuel. Ce modèle a aussi été appliqué au système du Benguela (Afrique du Sud Ouest) pour étudier certains processus de recyclage.
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Castelle, Bruno. „Modélisation de l'hydrodynamique sédimentaire au-dessus des barres sableuses soumises à l'action de la houle : application à la côte aquitaine“. Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12859.
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Cette thèse présente la première étude complète de la dynamique des vagues, des courants moyens induits et des barres sableuses sur les plages d'Aquitaine. La démarche suivie repose sur la modélisation des processus physiques, en interaction avec l'imagerie satellite et aérienne, les observations sur le terrain, ainsi que le traitement et l'analyse in-situ. Du 12 au 19 Octobre 2001 sur la plage aquitaine du Truc Vert, la campagne de mesures PNEC 2001 a permis de collecter des données hydrodynamiques et sédimentaires pendant des conditions de houle énergétiques. A partir de l'analyse de ces données, le module hydrodynamique du modèle morphodynamique développé au cours de cette thèse a été validé, et la dynamique des courants moyens au-dessus de la plage du Truc Vert a été décrite. A partir de simulations au-dessus des systèmes barre/baïne et de systèmes de barres en croissant de la côte aquitaine, on montre que la modulation tidale des processus est intense. La formation des courants sagitaux est favorisée par les houles longues et frontales tandis qu'un courant de dérive oscillant est induit par les houles d'incidence oblique. Le couplage morphodynamique complet avec prise en compte de la marée montre que le mécanisme d'auto-organisation est à l'origine de la formaion des systèmes barre/baïne dans la zone intertidale et des systèmes de barres en croissant dans la zone subtidale. Les caractéristiques morphologiques des systèmes formés sont en accord avec les observations sur le terrain. Le développement de ces barres est également étudié, ainsi que sa sensibilité au forçage au large. L'étude aboutit à un nouveau modèle conceptuel de la morphologie desbarres sableuses observées sur la côte aquitaineThis thesis presents the first complete study of wave dynamics, wave-induced currents, and morphodynamics of nearshore sandy bars on the aquitanian coast beaches. This study is based on a physical modeling approach, associated with satellite imagery as well as treatment and analysis of field data. From the 12th to the 19th of october 2001 at Truc Vert beach, hydrodynamic and sedimentary data were collected during PNEC 2001 field measurements for energetic swell conditions. From the analysis of these data, the hydrodynamic module of the morphodynamic model developed during this thesis has been validated, and the dynamics of waves and wave-induced currents has been described. Simulations over aquitanian coast ridge and runnel systems and nearshore crescentic bar system show an intense tidal modulation of physical processes. Rip currents are induced by shore normal incidence long swells and an oscillating longshore current is induced by oblic incidence swells. The morphodynamic coupling including tidal cycles shows that self-organization mechanisms are responsible for the formation fo ridge and runnel systems in the intertidal domain and crescentic bar systems in the nearshore zone. The morphological characteristics of simulated systems are in agreement with observations. The development of these bars is also studied, as well as its sensitivity to wave forcing. The study leads to a new conceptual model of sandy bars morphology on the aquitanian coast
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Tarhini, Ali. „Analyse numérique des méthodes quasi-Monte Carlo appliquées aux modèles d'agglomération“. Chambéry, 2008. http://www.theses.fr/2008CHAMS015.
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Les méthodes de Monte Carlo (MC) sont des méthodes statistiques basées sur l'utilisation répétée de nombres aléatoires. Les méthodes quasi-Monte Carlo (QMC) sont des versions déterministes des méthodes de Monte Carlo. Les suites aléatoires sont remplacées par des suites à discrépance faible, qui ont une meilleure répartition uniforme dans le cube unite s- dimensionnel. Nous utilisons une classe particulière de suites à discrépance faible : les suites-(t,s). Dans ce travail, nous developpons et analysons des méthodes particulaires Monte Carlo et quasi-Monte Carlo pour les phénomènes d'agglomeration. Nous nous intéressons en particulier à la simulation numérique de l'équation de coagulation discrète (équation de Smoluchowski), de l'équation de coagulation continue, de l'équation de coagulation- fragmentation continue et de l'équation générale de la dynamique (EGD) des aérosols. Pour toutes ces méthodes particulaires, on écrit l'équation vérifiée par la distribution de masse et on approche celle-ci par une somme de n mesures de Dirac ; les mesures sont pondérées dans le cas de la simulation de l'EGD. Le schema en temps est un schema d'Euler explicite. Pour la simulation de la coagulation et de la fragmentation, l'évolution des masses des particules est déterminée par des tirages de nombres aléatoires (méthode MC) ou par des quadratures quasi-Monte Carlo (méthode QMC). Pour assurer la convergence de la méthode QMC, on ordonne les particules par taille croissante à chaque pas de temps. Dans le cas de la résolution de l'EGD, on utilise une méthode à pas fractionnaire : la simulation de la coagulation se fait comme précédemment, les autres phénomènes (condensation. évaporation, déposition) sont pris en compte par une méthode particulaire déterministe de résolution d'une équation aux dérivées partielles hyperbolique. Nous démontrons la convergence du schema particulaire QMC de résolution numérique de l'équation de coagulation et de coagulation-fragmentation, quand le nombre n des particules tend vers l'infini. Tous les essais numériques montrent que les solutions calculées par les nouveaux algorithmes QMC convergent vers les solutions exactes et fournissent de meilleurs résultats que ceux obtenus par les méthodes de Monte Carlo correspondantesMonte Carlo (MC) methods are probabilistic methods based on the use of random numbers in repeated experiments. Quasi-Monte Carlo (QMC) methods are deterministic versions of Monte Carlo methods. Random sequences are replaced by low discrepancy sequences. These sequences ha ve a better uniform repartition in the s-dimensional unit cube. We use a special class of low discrepany sequences called (t,s)-sequences. In this work, we develop and analyze Monte Carlo and quasi-Monte Carlo particle methods for agglomeration phenomena. We are interested, in particular, in the numerical simulation of the discrete coagulation equations (the Smoluchowski equation), the continuous coagulation equation, the continuous coagulation-fragmentation equation and the general dynamics equation (GDE) for aerosols. In all these particle methods, we write the equation verified by the mass distribution density and we approach this density by a sum of n Dirac measures ; these measures are weighted when simulating the GDE equation. We use an explicit Euler disretiza tion scheme in time. For the simulation of coagulation and coagulation-fragmentation, the numerical particles evolves by using random numbers (for MC simulations) or by quasi-Monte Carlo quadratures. To insure the convergence of the numerical scheme, we reorder the numerical particles by their increasing mass at each time step. In the case of the GDE equation, we use a fractional step iteration scheme : coagulation is simulated as previously, other phenomena (like condensation, evaporation and deposition) are integrated by using a deterministic particle method for solving hyperbolic partial differential equation. We prove the convergence of the QMC numerical scheme in the case of the coagulation equation and the coagulation-fragmentation equation, when the number n of numerical particles goes to infinity. All our numerical tests show that the numerical solutions calculated by QMC algorithms converges to the exact solutions and gives better results than those obtained by the corresponding Monte Carlo strategies
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Drugé, Thomas. „Contribution des aérosols aux scénarios climatiques en Méditerranée pour le XXIème siècle à l'échelle régionale“. Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30328.
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La région Euro-méditerranéenne est soumise à de fortes charges en aérosols d'origine variée et présentant une forte variabilité spatio-temporelle. Le climat de cette région va en être impacté suite à leur effet direct sur le rayonnement mais aussi à travers leurs effets semi-direct et indirects sur les nuages et la dynamique atmosphérique. Ces travaux de thèse, s'inscrivant dans les programmes de recherche Med-CORDEX et ChArMEx, vont aborder au travers de la modélisation climatique régionale la question de l'impact radiatif direct des différents aérosols sur la période historique, leur évolution entre la période 1971-2000 et la période 2021-2050 ainsi que celle de la sensibilité du climat futur de cette région à ces aérosols. Afin d'avoir une prise en compte la plus complète possible des aérosols anthropiques dans le modèle climatique régional ALADIN-Climat, utilisé tout au long de ce travail de thèse, un nouveau module d'aérosols simplifié permettant de représenter les particules de nitrate et d'ammonium a été implémenté dans son schéma interactif d'aérosols TACTIC. Un ensemble de simulations, prenant en compte ou non les particules de nitrate et d'ammonium, a été réalisé sur la période 1979-2016. Les résultats ont montré l'impact important de ces particules atmosphériques sur le climat de la région Euro-Méditerranéenne avec une contribution à hauteur de 40% à l'AOD totale (à 550 nm) ainsi qu'un forçage radiatif direct supérieur à celui des particules de sulfate et de carbone organique à partir de l'année 2005. Sur une période de temps plus longue et en utilisant différents scénarios, les résultats montrent une baisse de 35% de l'AOD totale sur l'Europe entre les périodes 1971-2000 et 2021-2050. Celle-ci est principalement due à la forte diminution de l'AOD des aérosols de sulfate compensée en partie par la hausse des nitrates. Ces derniers auront par ailleurs la contribution à l'AOD totale la plus élevée sur l'Europe, à hauteur de 45%, sur la période future. Cette évolution des différents aérosols va impacter leur forçage radiatif direct avec notamment une baisse significative de celui exercé par les particules de sulfate et une hausse de celui des aérosols de nitrate et d'ammonium. Ces changements, robustes en fonction des différents scénarios, expliquent en moyenne annuelle environ 6% du réchauffement climatique attendu sur l'Europe entre les deux périodes, principalement dû aux interactions aérosols-rayonnement mais également par une modification de l'albédo des nuages (premier effet indirect) et de la dynamique atmosphérique sur cette régionThe Euro-Mediterranean region is subject to high aerosol loads of various origins and with high spatial and temporal variability. The climate of this region will be impacted by their direct effect on radiation but also by their semi-direct and indirect effects on clouds and atmospheric dynamics. This thesis work, which is part of the Med-CORDEX and ChArMEx research programmes, will address through regional climate modelling the question of the direct radiative effect of the various aerosols over the historical period, their evolution between the period 1971-2000 and the period 2021-2050 as well as the sensitivity of the future climate of this region to these aerosols. In order to take into account as fully as possible anthropogenic aerosols in the ALADIN-Climat regional climate model, used throughout this thesis work, a new simplified aerosol module to represent nitrate and ammonium particles has been implemented in its interactive aerosol scheme TACTIC. A set of simulations, taking into account or not nitrate and ammonium particles, were carried out over the period 1979-2016. The results showed the significant impact of these atmospheric particles on the Euro-Mediterranean climate with a contribution of 40% to the total AOD (at 550 nm) and a direct radiative forcing higher than that of sulphate and organic carbon particles from 2005. Over a longer period of time and using different scenarios, results show a decrease of total AOD of 35% over Europe between 1971-2000 and 2021-2050. This is mainly due to the decrease of the sulphate aerosols AOD, partly offset by the increase of nitrates. Nitrate particles will also have the highest total AOD contribution over Europe, of 45%, during the future period. This evolution of the various aerosols will impact their direct radiative forcing, with a significant decrease in that exerted by sulphate particles and an increase in that of nitrate and ammonium aerosols. These changes, which are robust under the different scenarios, explain on an annual average about 6% of the expected global warming over Europe between the two periods, mainly due to aerosols-radiation interactions but also to a change in cloud albedo (first indirect effect) and atmospheric dynamics over this region
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André, Gaël. „Échanges côte-large à moyenne échelle au niveau de la pente continentale du Golfe du Lion : processus et modélisation“. Toulon, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUL0018.
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La dynamique des échanges de masses d'eau entre le plateau du Golfe du Lion et le large est soumise à une grande variété de processus physiques agissant à différentes échelles spatio-temporelles sur la circulation. Ce travail de thèse basé sur la modélisation réaliste de deux années distinctes apporte une contribution à une meilleure connaissance de la circulation et des processus hydrodynamiques en mer Méditerranée Nord-Occidentale et dans le Golfe du Lion. Dans un premier temps, la modélisation de l'année 2001 réalisée sur le bassin Nord-Ouest Méditerranéen a été confronté à des mesures satellites de température de surface de la mer (SST) et à la climatologie MEDATLAS. Ces comparaisons ont montré un bon accord en termes de structure et de variabilité saisonnière de la circulation à grande échelle. A plus petite échelle, plusieurs processus agissant sur le plateau et au niveau de la pente continentale du Golfe du Lion ont été étudiés en comparant les résultats du modèle aux mesures satellites de SST et de Chlorophylle. Dans un deuxième temps, une configuration améliorée a été utilisée en complément des mesures récoltées durant la campagne ECOLOPHY (Juin et décembre 2005) pour étudier la variabilité méso-échelle engendrée sur le front côtier du Courant Nord (CN). Les mesures des mouillages ADCP, d'une durée d'un an, ont montré une intensification de l'activité méso-échelle en hiver due aux changements de la structure du courant et à l'effet du vent local. Les fluctuations de courant, mises en évidence par la formation de méandres et de tourbillons, ont été attribuées à des instabilités baroclines et barotropes. Enfin, nous avons montré, à l'aide de tests de sensibilité, l'influence du forçage de vent et de la bathymétrie sur la génération de ces instabilitésDynamics of water mass exchanges between the Gulf of Lions (GoL) and the open sea are driven by several physical processes, which influence circulation at several spacio-temporal scales. This study, based on a realistic modelling during two years, aims to bring a better knowledge of circulation and hydrodynamics processes occurring in the NW Mediterranean Sea and in the GoL. Firstly, the NW Mediterranean Basin circulation modelled during the year 2001 is compared with Sea Surface Temperature (SST) satellite measurements (AVHRR) and with the MEDATLAS climatology. These comparisons show a good agreement concerning surface patterns and seasonal variability of the large scale circulation. At lower scale, several processes influence circulation over the shelf and the GoL's continental slope. These processes are studied by comparing model results to SST and chlorophyll satellite measurements. Secondly, an improved modelling configuration had been used with in-situ measurements collected during the ECOLOPHY experiment (June - December 2005) to investigate the mesoscale variability generated on the onshore Northern Current (NC) front. The one-year time series of ADCP current measurements revealed that mesoscale activity strengthens during winter due to seasonal variability of the NC and to local wind effect. Current fluctuations evidenced by meanders and eddies, are attributed to baroclinic and barotropic instability processes. Finally, modelling test cases show that wind forcing and bathymetry influence the generation of these instabilities
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Déchoux, Véronique. „Utilisation du fluage dans une modélisation du manteau sub océanique“. Nancy 1, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10331.
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Modèle basé sur l'étude classique de la contraction thermique des matériaux chauds introduits dans la zone axiale des dorsales médio-classiques, et de l'extrapolation des lois établies en laboratoire du fluage de l'olivine. Les courbes théoriques obtenues pour le flux de chaleur à la surface de l'anomalie topographique présentent les mêmes relations avec la racine carrée de l'âge de la croûte que les observations expérimentales. Le choix de la température de l'isotherme et sa profondeur influe sur le flux de chaleur dans la zone axiale et sur l'anomalie topographique aux grands âges.
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Rakotonarivo, Sandrine. „Caractérisation quantitative des fonds marins à l'aide des sondeurs de sédiment (1 khz-10 khz) : modélisation directe pour l'inversion sur données réelles“. Brest, 2009. http://www.theses.fr/2009BRES2003.
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Ce travail de thèse propose d’analyser les signaux issus des sondeurs de sédiment et renvoyés par le sol marin en vue de caractériser quantitativement les sédiments marins aux moyennes fréquences (entre 1 kHz et 10 kHz) et en incidence normale. L’étude se décline donc en deux volets l’analyse du problème direct puis l’inversion. La première partie du travail est focalisée sur la détermination d’un modèle direct de rétrodiffusion en considérant : la configuration de mesure (monostatique, incidence normale, antennes d’émission/réception très ouvertes), les caractéristiques des signaux (chirps à modulation de fréquence linéaire travaillant entre 1 kHz et 10 kHz), les propriétés du fond (stratification, atténuation, rugosité, couches aléatoires et inhomogènes), et en prenant en compte la problématique inverse. Après avoir montré la prédominance des retours d’énergie cohérente sur la diffusion, cette analyse mène sur la formulation d’un modèle multicouche modifié pour l’approche directe afin d’offrir le meilleur compromis entre les possibilités d’inversion et les paramètres pris en compte (coefficient de réflexion pour la stratification, coefficient d’atténuation, écart-type des hauteurs de rugosité et épaisseur de couche inhomogène). La précision du modèle multicouche modifié est calculée puis il est validé expérimentalement grâce à des mesures en laboratoire sur des plaques multicouches absorbantes, puis avec des données in situ acquises avec le sondeur Echoes 3 500 de la société IXSEA pour un fond stratifié comportant des gradients continus d’impédance. Enfin, l’inversion du modèle est effectuée de manière itérative sur chaque pic de réflexion : les paramètres dépendant de la fréquence (atténuation, rugosité, gradient d’impédance) sont d’abord évalués par filtrage adapté en minimisant l’erreur absolue afin de rendre le problème direct linéaire puis, le coefficient de réflexion est évalué au sens du maximum de vraisemblance équivalent au critère de moindres carrés. Finalement, la procédure d’inversion est testée sur deux exemples synthétiques afin d’apprécier dans quelle mesure l’opération inverse est performanteThis work deals with sub-bottom profiling signals backscattered by the seafloor and aims at remotely characterize marine sediments at middle frequencies (1 kHz - 10 kHz) and at normal incidence. For that, the study is divided into two parts: the direct modelling analysis and the inverse problem. The work firstly focuses on determining a direct backscattering model which may take into account: measurement geometry (monostatic, normal incidence, and low directive antennas), signal’s properties (linear chirp defined between 1 kHz and 10 kHz), seafloor’s features (layering, attenuation, rough interfaces, inhomogeneous and random layers) and the inverse problem. After justifying predominance of specular energy returns on scattering, the analysis leads to a direct modified layered model which may offer the best compromise between inversion possibility and seafloor parameters accounted for (reflection loss for layering, attenuation coefficient, standard deviation of roughness heights and thickness of an inhomogeneous layer). Accuracy of modified layered model is also calculated and it is experimentally validated with laboratory measurements on absorbent layered plates, and then, with in situ data recorded with sub-bottom profiler Echoes 3 500 from the firm IXSEA on a layered seabed with continuous impedance variations. Then, model inversion is applied with an iterative process on each echo. Frequency dependent parameters (attenuation, roughness, and continuous impedance variations) are firstly evaluated with a wavelet modelling approach while minimising absolute error in order to get a direct linear problem. Next, reflection coefficient is estimated thanks to the method of maximum likelihood equivalent to least square minimisation criteria. Finally, inversion algorithm is implemented on two synthetic examples in order to evaluate efficiency of the inverse operation
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Idier, Déborah. „Dynamique des bancs et dunes de sable du plateau continental : observation in-situ et modélisation numérique“. Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT035H.
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Le plateau continental comporte des structures sédimentaires mobiles, dont les bancs et les dunes de sable. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre les processus impliqués dans la dynamique des bancs et des dunes, afin de pouvoir modéliser leur évolution. Des modèles morphodynamiques 2DH et 3D sont développés à partir de modèles hydrodynamiques et sédimentaires existants. Seul le transport par charriage est pris en compte. Des méthodes de couplage entre le courant et le fond sont proposées et validées pour le cas d'une bosse sédimentaire. Afin d'étudier la dynamique des bancs, une étude de stabilité linéaire d'un fond plat soumis à un courant stationnaire est réalisée et les mécanismes d'instabilité sont analysés. Le modèle morphodynamique 2DH donne des résultats proches de ceux de l'analyse de stabilité. Il permet d'estimer la hauteur de saturation et d'identifier les processus de saturation. L'évolution temporelle de l'amplitude des bancs est ensuite estimée à l'aide d'une équation de Landau. Les résultats sont cohérents avec les données in-situ. La dynamique générale des dunes est étudiée à l'aide du modèle morphodynamique 3D. Il permet de générer des dunes. La hauteur de saturation, puis l'évolution temporelle de l'amplitude sont estimées. Les résultats sont en accord avec les observations in-situ. Une étude plus spécifique est réalisée sur une dune type. Elle illustre la nature 3D des processus impliqués dans le dynamique des dunes. Pour finir, une étude du Détroit de Calais est réalisée, par mesures in-situ et modélisation numérique []
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Tidiga, Mariam. „Contenu et variabilité des aérosols de la stratosphère : impact des éruptions volcaniques sur la période 2013-2019“. Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2021. http://www.theses.fr/2021ORLE2011.
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Les grandes éruptions volcaniques affectent le climat en injectant du dioxyde de soufre gazeux dans la stratosphère qui se transforme en aérosols sulfatés. Ces aérosols ont le pouvoir de réchauffer la stratosphère entraînant un refroidissement de la troposphère en réfléchissant le rayonnement solaire. Depuis l’éruption du Pinatubo en 1991, qui a entraîné un refroidissement global de 0,4◦C, les observations ont montré que la stratosphère a été régulièrement impactée par des éruptions volcaniques de magnitude modérée à l’échelle de l’hémisphère, mais que ces événements ont été moins bien documentés dans les tropiques. Des simulations par le modèle global WACCM-CARMA incluant les cycles chimiques et microphysiques du soufre, ont été effectuées durant nos travaux de thèse pour étudier la variabilité de la teneur en aérosols stratosphériques dans les tropiques sur la période 2013-2019. Il ressort des simulations que les événements volcaniques de la période (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke et Ulawun) ont influencé de manière significative la couche d’aérosols dans les tropiques, soit par injection directe, soit par transport depuis des latitudes éloignéesLarge volcanic eruptions affect the climate by injecting sulphur dioxide gas into the stratosphere which is converted to sulphate aerosols. These aerosols have the power to warm the stratosphere, cooling the troposphere by reflecting solar radiation. Since the Pinatubo eruption in 1991, which resulted in a global cooling of 0.4◦C, observations have shown that the stratosphere has been regularly impacted by volcanic eruptions of moderate magnitude on a hemispheric scale, but that these events have been less well documented in the tropics. During our research, we carried out simulations by the global model WACCM-CARMA, including chemical and microphysical cycles of Sulphur to study the variability of stratospheric aerosol content in the tropics over the period 2013-2019. The simulations show that the volcanic events of the period (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke and Ulawun) have significantly influenced the aerosol layer in the tropics, either by direct injection or by transport from distant latitudes
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Ferré, Bénédicte. „Comparaison de l'effet des tempêtes et du chalutage sur la resuspension et le transport de matières particulaires dans le Golfe du Lion“. Perpignan, 2004. http://www.theses.fr/2004PERP0584.
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L'impact des tempêtes et des chaluts sur la resuspension et le devenir du sédiment a été étudié dans le Golfe du Lion. Une première campagne réalisée dans une baie sablo-vaseuse a permis d'étudier l'effet d'une tempête sur la resuspension. Les résultats ont montré une augmentation de la turbidité dans toute la colonne d'eau. Un flux particulaire a été calculé, montrant la limite d'érosion par le pavage. Le temps de résidence du sédiment fin en suspension après le pic de la tempête est d'environ une semaine. Un modèle 1DV de couche limite turbulente a donné une bonne comparaison avec les observations et a montré qu'une telle tempête pouvait resuspendre du sédiment jusqu'à 40m, correspondant à la transition sable-vase. Une seconde campagne a permis d'estimer les caractéristiques des panaches turbides et les flux de resuspension générés par des chaluts de fond (géométrie, concentration en sédiment resuspendu, taille des grains) sur différents substrats. L'observation et la modélisation d'un panache ont montré que la plupart du sédiment en suspension se dépose au bout de quelques heures, et que le sédiment fin restant en suspension pourrait alimenter la couche néphéloi͏̈de de fond. L'impact des deux processus de resuspension a été comparé en conditions hivernales à l'aide d'un modèle hydrodynamique couplé à un modèle de transport sédimentaire. Les résultats indiquent que la resuspension naturelle concerne surtout les fonds sablo-vaseux jusqu'à 40m, alors que la resuspension anthropique est maximale sur les fonds vaseux vers 90m. Alors que les quantités remobilisées par les vagues et les courants excèdent celles induites par les chaluts, les quantités exportées sont comparablesThe impact of storms and trawling on the resuspension and transport of sediment in the Gulf of Lion has been studied. A first experiment conducted in a muddy-sand bay, illustrated the effect of a major storm on sediment resuspension. The results revealed a strong turbidity increase throughout the whole water column. Particulate flux were estimated and highlighted the limitation of erosion by bed armoring. Residence time of suspended fine particles after the peak of the storm was about one week. A 1DV oscillatory turbulent boundary layer model compared well with the observations and further showed that such storms could resuspend sediment up to 40 m depth, corresponding to the sand to mud transition limit. A second experiment aimed at estimating the characteristics of the turbid plumes and the resuspension fluxes generated by bottom trawls (geometry, resuspended sediment concentration, grain size) on different muddy substrates. Monitoring and modeling of plume deposition showed that most of the resuspended sediment settled within a couple of hours, and that the remaining suspended fine sediment could feed the bottom nepheloid layer. The impact of both resuspension processes was compared in winter conditions using a sediment- and hydro- dynamics model. Results indicate that waves and currents resuspend primarily muddy-sand sediments of the inner-shelf, between 20 and 40 m deep, whereas trawling-induced resuspension is maximum on muddy sediment between 80 and 100 m depth. Whereas the quantities resuspended by waves and currents clearly exceed those induced by trawling, the quantities of exported particles are comparable
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Lebrun, Dominique. „Inversion linéarisée de données sismiques à deux composantes“. Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20055.
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L'objet de cette these est l'inversion linearisee, par l'approximation de born, de donnees sismiques multicomposantes pour des milieux elastiques 3d stratifies horizontalement. Une matrice jacobienne faisant passer des parametres du milieu aux donnees sismiques est creee. La technique d'inversion utilise la decomposition en valeurs singulieres de la matrice jacobienne. Une etude quantitative de la resolution des parametres du sous-sol est alors menee. Une premiere application est faite dans le cadre de l'evaluation d'une acquisition au fond de la mer (obc). Enfin, un cas reel est traite.
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Richon, Camille. „Modélisation de l'impact du dépôt d'aérosols sur les cycles biogéochimiques de la mer Méditerranée“. Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV105.
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Les observations et expériences ont montré que le dépôt d'aérosols pouvait entraîner une augmentation de la quantité de nutriments disponible et ainsi favoriser la production biologique de la mer Méditerranée. Dans ce contexte, cette étude propose pour la première fois une quantification des effets du dépôt d'aérosols en provenance de sources variées sur la biogéochimie de l'ensemble de la mer Méditerranée grâce à un modèle couplé physique-biogéochimie haute résolution NEMOMED12/PISCES. L'étude consiste à modéliser et analyser les effets du dépôt d'azote et de phosphate en provenance de sources naturelles et anthropiques sur la biogéochimie de la Méditerranée. Pour cela,des modèles atmosphériques régionaux et globaux permettant de représenter le dépôt d'aérosol ont été évalués et sélectionnés. Le modèle NEMOMED12/PISCES a été adapté pour prendre en compte ces nouvelles sources de nutriments. L'analyse des simulations a permis de montrer que le dépôt atmosphérique représente environ 10 % des apports externes totaux de nitrates et 5 à 30 % des apports de phosphate en moyenne sur l'ensemble du bassin. Le dépôt peut également entraîner une augmentation de la production biologique jusqu'à 50 % grâce à la levée des limitations en nutriments. Les effets des changements climatiques pourraient avoir des conséquences particulièrement importantes sur une région sensible comme la Méditerranée. C'est pourquoi les évolutions de la biogéochimie du bassin dans un scénario de changement climatique ont été évalués au cours de cette thèse. Pour cela, le modèle NEMOMED8/PISCES a été utilisé avec des forçages physiques et biogéochimiques qui correspondent au scénario d'évolution des conditions climatiques A2 du GIEC. Cette étude met en évidence une diminution de la productivité biologique de surface de 10 % en moyenne dans l'ensemble du bassin en réponse à l'échauffement et à la stratification. Les limitations en nutriments sont fortement modifiées et la sensibilité de la Méditerranée au dépôt atmosphérique de nutriments change. Les résultats de cette thèse soulignent l'importance de l'atmosphère comme source de nutriments et en particulier d'azote et de phosphate. Les effets du dépôt atmosphérique sont variables en fonction de la saison et de la localité du dépôt et ont tendance à être plus significatifs lorsque les eaux de surface sont limitées en nutriments. En n tout bouleversement de la productivité biologique est transmis rapidement le long de la chaîne trophique. Les résultats obtenus pourraient être précisés avec l'amélioration des modèles atmosphériques et l'obtention de nouvelles mesures de flux de dépôt et l'amélioration des connaissances sur les transformations physico-chimiques subies par les aérosols avant et après leur dépôt en milieu océanique. Par ailleurs, des scénarios plus précis concernant les changements climatiques sont nécessaires afin d'évaluer les évolutions des conditions biogéochimiques de la Méditerranée. Enfin, les récents développements du modèle PISCES peut à présent permettre d'étudier la Méditerranée dans un contexte non redfieldienObservations and experiments showed that aerosol deposition can increase the amount of bioavailable nutrients and favor biological production of the Mediterranean Sea. In this context, the present study yields for the first time a quantification of the effects of aerosol deposition from various sources thanks to the coupled physical-biogeochemical model NEMOMED12/PISCES. This study consists in modeling and analyzing the effects on the Mediterranean biogeochemistry of atmospheric deposition of nitrogen and phosphate from various natural and anthropogenic sources. For this purpose, regional and global atmospheric models representing aerosol deposition were evaluated and selected. The NEMOMED12/PISCES model was modified to take into account these new nutrient sources. The analysis of the simulations showed that atmospheric deposition accounts for approximately 10 % of total external nitrate supply and 5 to 30 % of phosphate supply on average over the entire basin. Aerosol deposition can also increase biological production up to 50 % thanks to the lowering of nutrient limitations. The maximal fertilizing effects are observed during the stratied period which, in the Mediterranean region, is summer. The effects of climate change may be particularly important in sensitive regions such as the Mediterranean. Therefore, the evolutions of basin scale biogeochemistry were evaluated under a climate change scenario. The NEMOMED8/PISCES model was used with physical and biogeochemical forcings for the IPCC A2 climate change scenario. This study shows a reduction in basin scale surface productivity by approximately 10 % triggered by warming and stratification. Nutrient limitations are modified and the Mediterranean Sea sensibility to atmospheric deposition changes. The results of this thesis underline the importance of atmosphere as a nutrient source, in particular for nitrogen and phosphate. Deposition effects vary according to the season and the location. They are more important during the stratied period, when surface water is nutrient limited. Also, any change in biological productivity is quickly transfered along the biological chain. To refine the results, the atmospheric models could be improved and more knowledge on deposition fluxes and physical and chemical transformations of aerosols before and after deposition would be necessary. Moreover, more precise scenarios concerning climate change effects would be necessary in order to study the future evolutions of biogeochemical conditions in the Mediterranean. Finally, the recent developments on the PISCES model make new studies possible in a non redfieldian context. Preliminary results indicate that the productivity of the different phytoplanktonic groups varies with intracellular C/N/P ratios
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Lachatre, Mathieu. „Étude de la pollution atmosphérique en Chine par modélisation et télédétection“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://theses.hal.science/tel-02914807.
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À la suite de son important développement économique, la société chinoise s’est transformée et fait face aujourd’hui à une crise environnementale globale. Au quotidien, le ciel des grandes villes chinoises s’est recouvert d’un épais brouillard de gaz et de particules, qui est à l’origine de plus de 1.6 millions de décès prématurés, ce qui fait de la Chine le pays le plus affecté par la pollution atmosphérique, avec son voisin, l’Inde. On retrouve en Chine, de nombreuses sources de pollution atmosphériques liées aux activités humaines[trafic, industrie, agriculture, production d’énergie, construction], mais aussi des sources de polluants d’origine naturelle, avec à l’Ouest, notamment les émissions de poussières minérales depuis les déserts d’Asie. La République Populaire de Chine a commencé à réglementer les activités pouvant dégrader la qualité de l’air. L’efficacité de telles actions est conditionnée par la connaissance fine de la part anthropique de cette pollution et de la relation complexe entre polluants primaires et secondaires. Dans cette thèse nous avons investigué d’une part l’impact des politiques de réduction des polluants primaires sur les concentrations d’ammoniac et plus généralement sur l’aérosol inorganique. D’autre part, la contribution de l’aérosol désertique sur la charge particulaire des grandes agglomérations chinoises. Pour cela, nous avons combiné des outils d’étude de l’atmosphère comme les instruments satellitaires et la modélisation numérique via le modèle de chimie-transport régional CHIMERE, afin d’étudier et de caractériser cette pollution atmosphérique en Chine. Dans un premier temps, nous avons procédé à une évaluation détaillée des simulations effectuées avec une configuration du modèle CHIMERE mise en place pour la Chine. Nous nous sommes appuyés sur les observations satellitaires, mesures de télédétection, et mesures in-situ des concentrations en particules et de leurs précurseurs gazeux [inorganiques]. Les résultats obtenus montrent un fonctionnement satisfaisant du modèle selon les critères donnés dans la littérature. Concernant l’impact des politiques de réductions des émissions – notamment pour les oxydes de soufre et d’azote, les sondages de l’instrument OMI à bord du satellite AURA permettent de constater une diminution rapide des colonnes atmosphériques de dioxyde de soufre et de dioxyde d’azote, comme réponse aux normes mises en place en Chine. À partir de ces observations, il a été possible de dériver des émissions corrigées [par rapport à l’inventaire 2010 disponible] pour les années 2013 et 2015 pour les NOX et le SO2. Cette représentation des tendances d’émissions a ensuite été exploitée pour étudier les impacts sur la Chimie atmosphérique, notamment sur les bilans des particules inorganiques et des gaz associés comme l’ammoniac dont les concentrations semblent augmenter fortement ces dernières années. Il apparait, qu’entre 2011 et 2015, la forte diminution des émissions de SO2 et NO2 a entrainé une diminution de 14% de la production de nitrate, sulfate et ammonium, ainsi qu’une augmentation de presque 50% des niveaux des colonnes d’ammoniac, une valeur corroborée par les observations de l’instrument IASI qui indiquent une augmentation des colonnes d’ammoniac de +65% selon les mêmes conditions. Dans un second temps, l’objectif a été d’évaluer la contribution des sources d’aérosols naturels que sont les déserts sur la charge particulaire des villes chinoises. La modélisation des émissions depuis les régions désertiques asiatiques a d’abord été évaluée à partir d’informations obtenues par télédétection. Puis, nous avons vérifié la capacité du modèle à représenter les concentrations des PM2.5 et PM10 dans les mégapoles chinoises par confrontation à des mesures des réseaux d’observations aux sols. L’étude se concentre principalement sur trois des villes les plus peuplées de PRC aux situations géographiques différentes : Pékin, Chengdu et Shanghai. Il en ressort que [...]As a result of its significant economic development, Chinese society has transformed itself and today faces a global environmental crisis. In everyday life, China’s big cities are covered with a thick smog of gas and particles, which is responsible for more than 1.6 million premature deaths, making China the most affected country by air pollution, along with its neighbor, India. In China, there are many sources of air pollution linked to human activities [traffic, industry, agriculture, energy production, construction], but also various natural sources of pollutants, in particular emissions of mineral dust from the deserts of Asia, in western China. The People’s Republic of China has begun to regulate activities that may affect air quality. The effectiveness of such actions is conditioned by the detailed knowledge of the anthropogenic contribution to this pollution and the complex relationship between primary and secondary pollutants. In this thesis, we have investigated, on the one hand, the impact of primary pollutant reduction policies on ammonia concentrations and more generally inorganic aerosols, and on the other hand, the contribution of desert aerosol to the particulate matter load in Chinese urban agglomerations. To do so, we combined data sources and tools such as satellite observations and numerical modelling. We use the CHIMERE regional chemistry-transport model to study and characterize air pollution in China. First, we carried out a detailed evaluation of the simulations performed with a configuration of the CHIMERE model set up for China. For this, we relied on satellite observations, remote sensing, and in-situ measurements of particulate concentrations and gaseous [inorganic] precursors. The results obtained show that the model works satisfactorily according to criteria given in the literature. Regarding the impact of emission reduction policies - especially for sulfur and nitrogen oxides, long term measurements with the OMI instrument aboard the AURA satellite show a sharp decrease in the atmospheric sulfur dioxide and nitrogen dioxide columns. From these observations, it was possible to derive corrected emissions [compared to the available 2010 inventory] for the years 2013 and 2015 for NOX and SO2. The derived emission trends were then used to study the impacts on atmospheric composition, particularly on the formation of inorganic particles and associated gases such as ammonia, whose concentrations appeared to strongly increase in recent years. Simulations showed that the sharp decrease in SO2 and NO2 emissions between 2011 and 2015 led to a overall 14% decrease in nitrate, sulphate and ammonium aerosol concentrations, as well as an increase of nearly 50% of ammonia column levels, a value corroborated by the IASI observations that indicate an increase in ammonia columns of +65 ˙% under the same conditions. In a second step, the objective was to evaluate the contribution of desert aerosol to the particulate matter load in several Chinese cities. Dust emission modeling by Asian desert regions was first evaluated using remote sensing observations. Then, we verified the model’s ability to represent PM2.5 and PM10 concentrations in Chinese megacities by comparing measurements of ground based observation networks. The study focuses mainly on three of the most populated PRC cities with different geographic locations, Beijing, Chengdu and Shanghai [...]
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Guarracino, Maud. „Contrôle hydrodynamique du transfert de la matière particulaire sur la marge continentale du Golfe du Lion“. Perpignan, 2004. http://www.theses.fr/2004PERP0575.
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Un suivi à long terme des flux particulaires, intégrés à l'échelle mensuelle, de la température et de la variance du courant, mesurées toutes les heures, est réalisé sur la marge continentale du Golfe du Lion depuis Octobre 1993. Cette étude doit définir la variabilité spatiale de l'intensité et de la nature des flux particulaires, discriminer leur variabilité temporelle, et enfin analyser le rôle des facteurs contrôlant les échanges de matière entre la zone côtière et l'océan ouvert. Les facteurs de contrôle sont les sources de matière (apports fluviatiles, dépôts atmosphériques, indice de resuspension) et les processus d'échanges entre le plateau et le large (température comme indicateur de plongée d'eau froide, variance du courant). Les analyses statistiques montrent que le transfert de la matière particulaire vers l'océan profond n'est pas contrôlé par les sources de matière mais par la variabilité du courant Nord et la formation des eaux denses hivernales. Pour définir les régions d'importation des eaux du bassin et d'exportation des eaux du plateau, et le processus hydrodynamique prédominant l'exportation de la matière du plateau, des simulations numériques évaluent l'impact des forçages locaux (tension du vent, flux de chaleur, bilan hydrique) sur la variabilité des processus hydrodynamiques, et sur la variabilité induite de l'exportation de matière du plateau. Des gradients d'exportation d'Est en Ouest sur le plateau apparaissent ainsi qu'une corrélation positive entre l'exportation de matière du plateau et les flux particulaires sur la pente et enfin le rôle prépondérant des plongées d'eaux froides sur la variabilité interannuelle des flux particulairesA long term experiment of monthly downward particle fluxes and hourly currents and temperature has been initiated in 1993 on the continental slope of the Gulf of Lions. This study aims at describing the spatial variation of the intensity and nature of particle fluxes, discriminating the temporal flux variability, and analysing the role of some forcing factors in the control of particle exchange across the margin. Forcing variables include sources of particulate matter on the shelf (river inputs, atmospheric input and resuspension) and cross-slope exchange mechanism derived from in-situ temperature and current records. The statistical analysis of the long term time series underlines that the transfer of particulate matter to the deep ocean is not forced by the sources of matter, and mass fluxes are likely controlled by the meandering of the Northern Current and by winter dense water formation. Numerical simulations have been carried out to check these hypotheses as well as to define the spatial structure of the water exchanges between the continental shelf and the basin and the major hydrodynamic mechanism which controls the export of matter to deep ocean. This modelling approach scans the impact of local atmospheric forcing (wind stress, heat fluxes, precipitation-evaporation budget) on the variability of the oceanic circulation and of mass fluxes within the canyons. Some results showed an East-West gradient of matter export on the shelf, a positive correlation between matter inputs from the shelf and particle fluxes measured on the slope as well as a positive correlation between anomalies of dense water formation rates and interannual variability of particle fluxes
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Mendez, Maxence. „Étude expérimentale de la réactivité hétérogène de particules ultrafines d’acides gras et modélisation de la composition chimique des aérosols à l'échelle régionale“. Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10170/document.
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La nature et l’intensité des impacts environnementaux et sanitaires des particules d’aérosols atmosphériques sont fortement dépendantes de leur composition chimique. Cette composition est corrélée avec la nature des sources d’émission et du temps de transport dans l’atmosphère où les particules peuvent subir de nombreuses transformations physico-chimiques, appelées vieillissement. Les objectifs de la thèse sont d’une part d’étudier en laboratoire les premières étapes du vieillissement atmosphérique de particules organiques et, d’autre part, d’affiner la modélisation de la composition chimique des aérosols atmosphériques. Le premier volet de ce travail a été consacré à l’étude de la réactivité de particules organiques modèles au sein d’un réacteur à écoulement d’aérosols pour deux systèmes chimiques : acide oléique + ozone et acide palmitique + radical chlore. Des analyses chimiques en phase gazeuse et particulaire nous ont permis de quantifier les produits de réaction et de déterminer les mécanismes de réaction. Dans la seconde partie de la thèse, nous avons mis au point un modèle de génération d’émission de polluants anthropiques pour la modélisation de la qualité de l’air par le modèle de chimie-transport WRF-Chem. La spéciation chimique des aérosols primaires nous a permis de modéliser la composition chimique des aérosols sur la région Nord-Pas de Calais. Les sorties du modèle ont été validées par comparaison statistique avec des données issues des réseaux de mesures (ATMO Nord-Pas de Calais) ainsi que des mesures réalisées par un spectromètre de masse pour aérosols lors de campagnes de terrainThe intensity of environmental and health impacts of atmospheric aerosol depend on their chemical composition. This composition varies as function of their emission source and transport time in the atmosphere where many chemical and physical transformations occur. The objectives of this thesis are, firstly, to study the initial steps of the atmospheric aging of organic aerosol in laboratory and, secondly, to provide with information on the modelling of the chemical composition of atmospheric aerosol. The first part of this work has been dedicated to the study of the reactivity of model organic aerosol in an aerosol flow tube for two heterogeneous chemical systems: oleic acid + ozone; palmitic acid + chlorine radical. Chemical analyses in both gas phase and particle phase were performed to quantify the products and determine the chemical mechanisms.In the second part of the thesis, we have built a model to generate anthropogenic pollutant emission data for the chemistry weather forecast with the WRF-Chem model. The chemical speciation of primary aerosol permits us to model the chemical composition of aerosol over the French northern region. The model results have been validated by statistical comparison with data coming from measurements network (ATMO Nord-Pas de Calais) and also measurement campaigns performed with an Aerosol Mass Spectrometer
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Bru, Driss. „Corrections atmosphériques pour capteurs à très haute résolution spatiale en zone littorale“. Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0314/document.
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La zone littorale concentre des enjeux socio-économiques et environnementaux majeurs. Pour comprendre la dynamique des systèmes associés et prévoir leurs évolutions, en particulier dans un contexte de forte pression anthropique et de changement climatique, il est nécessaire de s’appuyer sur des systèmes d’observation pérennes fournissant des données robustes. Par son emprise spatiale, la télédétection de la couleur de l’eau a démontré ces dernières années son fort potentiel pour l’observation du littoral et tend à devenir une composante centrale des systèmes d’observation. Néanmoins, les capteurs à très haute résolution spatiale (noté par la suite THRS), adaptés à l’observation petite échelle des processus physiques et bio-géochimiques qui caractérisent la dynamique de la zone littorale, présentent encore de fortes limitations nécessitant des développements techniques et scientifiques importants. Dans le cadre de cette thèse, je vais m’intéresser au problème des corrections atmosphériques. Ces dernières représentent une étape clé du traitement du signal en télédétection de la couleur de l’eau. Elles permettent d’extraire du signal total mesuré par un radiomètre embarqué sur une plateforme spatiale, le signal marin. Ce signal, qui ne représente qu’environ 10% du signal total, est ensuite utilisé pour mesurer, à partir de modèles d’inversion, des paramètres physiques et bio-géochimiques caractérisant les systèmes aquatiques marins et continentaux. Or, les méthodes de corrections atmosphériques développées pour les missions standards en couleur de l’océan sont le plus souvent inadaptées ou inopérantes pour les capteurs THRS du fait de caractéristiques instrumentales moins poussées (faible résolution spectrales et faible rapport signal sur bruit). Mon travail a été d’abord de développer une méthode de corrections atmosphériques innovante basée sur la construction d’un modèle aérosol local, le modèle ISAC. Ce modèle aérosol est le résultat de l’étude des variations des propriétés optiques et microphysiques des aérosols sur Arcachon, basée sur 4 années de données AERONET. Cette méthode a par la suite été appliquée sur des images Landsat 8 et les résultats obtenus ont été évalués avec d’autres méthodes standards de corrections atmosphériques. Puis, une comparaison avec des données terrain a permis de valider et de montrer les bonnes performances de la méthode. Enfin, les images corrigées avec la méthode ISAC ont été utilisées afin d’évaluer les performances d’un modèle d’inversion permettant d’extraire la bathymétrieThe coastal area accumulates major socio-economic and environmental issues. To understand the dynamics of the associated systems and predict their evolution, particularly in a context of strong human pressure and climate change, it is necessary to rely on long-termobservation systems providing robust data. By its spatial extent, ocean color remote sensing has demonstrated in recent years its strong potential for the observation of the coast and tends to become a central component of observation systems. However, very high resolution sensors (hereafter named THRS), suitable for small-scale observation of the physical and biogeochemical processes that characterize the dynamics of the coastal zone, still have strong limitations requiring important technical and scientific developments. As part of my PhD, I will focus on the atmospheric correction issues. The latter represent a key step of the signal processing in ocean color remote sensing. They are used to extract the marine signal from the total signal measured the sensor through an onboard radiometer. This signal, which only represents about 10% of the total signal, is used to measure, from inversion models, physical and biogeochemical parameters characterizing the marine and continental aquatic systems. However, atmospheric correction methods developed for ocean missions are often inadequate or ineffective for THRS sensors due to lower instrumental characteristics (low spectral resolution and low signal to noise ratio). My work was first to develop an innovative atmospheric correction method based on the elaboration of a local aerosol model, the ISAC model. This aerosol model is the result of the study of variations of the optical and microphysical properties of aerosol over Arcachon, based on four years of AERONET data. This method has later been applied to Landsat 8 images and the results were evaluated with other standard methods. Then, a comparison with field data was used to validate and demonstrate the good performance of the method. Finally, the ISAC’s corrected images were used used to evaluate the performance of an inversion model to extract bathymetry
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Plantamp, Alice. „Étude et modélisation du comportement chimique des aérosols issus d’un feu de sodium lors de leur dispersion atmosphérique“. Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0072/document.
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Dans le cadre du développement des réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis au sodium, des études sont menées sur les conséquences d’un feu de sodium, et sur l'impact toxicologique de rejets éventuels d’aérosols vers l’atmosphère. La carbonatation des aérosols issus d’un feu de sodium entraîne une diminution de leur toxicité, à partir de leur rejet sous forme d'hydroxyde de sodium (NaOH). L’objectif est de développer et de valider expérimentalement un modèle cinétique de carbonatation des aérosols de NaOH. L’adaptation d’un modèle cinétique basé sur l'absorption réactive du CO2 atmosphérique et par la théorie du double film permet de décrire la carbonatation des aérosols de NaOH, initialement sous forme de gouttelettes de soude. Ce modèle définit les caractéristiques initiales des aérosols de soude en équilibre avec l'atmosphère. Il a été appliqué en considérant l'absorption du CO2 à la surface externe des particules. L’ensemble des variables du modèle ont été décrites et leurs équations explicitées. La validation du modèle cinétique a motivé la mise en place d’un dispositif expérimental dédié au suivi du comportement chimique d’aérosols issus d’un feu de sodium, dans des conditions contrôlées d’atmosphère réactive et de prélèvement d’aérosols. L’exploitation des nouvelles données expérimentales montre la compétition entre l’influence de la température, de la pression partielle en eau et en CO2. La confrontation des résultats expérimentaux avec le modèle développé a permis de le valider pour des humidités relatives supérieures à 30%. Enfin, le modèle cinétique a été explicité sous la forme d’une expression analytique pour une utilisation associée aux calculs de dispersion atmosphériqueAs part of the development of 4th generation Sodium cooled Fast Reactors, studies are conducted on the consequences of a sodium fire, including the toxicological impact of possible releases of aerosols into the atmosphere. The carbonation of aerosols from a sodium fire results in a decreased toxicity, from their release point in sodium hydroxide (NaOH). The objective is to develop and experimentally validate a kinetics model of NaOH aerosols carbonation. The kinetic model based on the reactive absorption of atmospheric CO2 and using the double film theory enables to describe the carbonation of NaOH aerosols, initially formed as soda droplets. This model defines the initial aerosol characteristics of soda in equilibrium with the atmosphere. It is applied by considering the absorption of CO2 at the particle’s external surface. All the model variables are described and their equations explained. The validation of this kinetic model has motivated the development of an experimental device dedicated to the monitoring of physicochemical behavior of aerosols from a sodium fire with a better control of conditions of reactive atmosphere and of aerosols sampling. The new experimental data show the competition between the influence of temperature, partial pressure of water and of CO2. The comparison between the experimental results validates the kinetic model based on reactive absorption for relative humidity over 30%. Finally, the kinetic model was adapted into the form of an analytic expression for its use in association with the atmospheric dispersion calculation
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Berthet, Sarah. „Développement d'un nouveau schéma de physique des nuages dans le modèle de méso-échelle MésoNH pour l'étude des interactions aérosol-nuage“. Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00542807.
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Un bilan des aérosols en jeu (CCN et IN) dans les processus de nucléation des particules de nuage élémentaires (gouttelettes et cristaux de glace) est implanté dans un nouveau schéma microphysique à 2 moments dans le modèle MésoNH. Il répond à la nécessité d'intégrer un suivi des concentrations en noyaux de nucléation dans la microphysique du nuage. En effet CCN et IN déterminent la concentration en nombre des gouttelettes et des cristaux primaires ; ceux-ci sont à l'origine de processus microphysiques qui déterminent les propriétés radiatives et précipitantes du nuage. Ainsi, l'intérêt pour le bilan radiatif des nuages à l'échelle globale nécessite-t-il de pouvoir estimer localement l'impact des aérosols sur les nuages, grâce à des outils de modélisation numérique à l'échelle des structures nuageuses qui sont capables de résoudre les processus de nucléation hétérogène des gouttelettes et des cristaux à partir des CCN et des IN, respectivement. En conséquence, le bilan des particules d'aérosols réalisé dans MésoNH s'appuie sur le traitement des concentrations en aérosols, à la fois interstitiels et activés pour chaque mode de CCN et d'IN, au moyen de couples de variables 3D pronostiques. Le bilan considère les principaux termes reflétant l'interaction aérosol-nuage, avec une attention particulière accordée à la représentation des processus de nucléation hétérogène des particules nuageuses. Ainsi établi, ce bilan permet de considérer simultanément l'activation de populations multimodales de CCN et d'IN, leur lessivage par impaction, leur transport, et donc la variabilité spatio-temporelle de ces noyaux de nucléation. La sensibilité d'un système nuageux à la formulation de la nucléation hétérogène de la glace est mise en évidence sur un cas de nuage orographique. Un cas idéalisé de ligne de grain est ensuite utilisé pour illustrer les interactions complexes qui existent entre la dynamique et la microphysique nuageuse lorsqu'elle est pilotée par une population multimodale d'aérosols.
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Rodriguez, Cuevas Clemente. „Modélisation numérique des courants océaniques. Application à la région du Golfe du Mexique“. Aix-Marseille 3, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX30039.
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Nous présentons un code numérique parallélisé de résolution des équations de Navier-Stokes, pour un écoulement incompressible, tridimensionnel à surface libre et sous l'hypothèse de pression hydrostatique. L'intégration est de type différences finies au second ordre, semi-implicite, en temps et en espace. La validation du code de calcul a été réalisée à partir de comparaisons avec des mesures expérimentales dans le cas d’un sillage en eau peu profonde derrière un modèle d’île conique. Le code ainsi élaboré a été adapté à l’étude de la circulation océanique dans le Golfe du Mexique et plus particulièrement à l’étude phénoménologique de la stabilité du Loop Current. Pour cette étude, deux modèles ont été utilisés : un modèle 2D dit à gravité réduite, pour l'étude des paramètres physiques, et un modèle de Navier-Stokes 3D à surface libre qui a mis en évidence l’influence de la stratification verticale de masse volumique. L’outil numérique construit au cours de cette étude est opérationnel et répond au cah ier des charges de ce travail, c’est-à-dire simplicité de mis en oeuvre et faible coût opérationnelWe introduce a parallel numerical code for solving 3D Navier-Stokes equations, in the case of an incompressible flow with free surface, and under the hydrostatic pressure assumption. A semi-implicit finite difference method has been used. The method is (mainly) of secondorder accurate in space. The code was validated by comparing numerical results with experimental measurements carried out for recirculating shallow-water flow in the wake of conical islands models with gently sloping sides. Thereafter, the code was adapted to the study of oceanic circulation in the Gulf of Mexico and more particularly to the phenomenology study of the Loop Current stability. The effect of physical parameters was firstly investigated using a reduced gravity model (two-dimensional). Then, the effect of density stratification was shown by using a 3D Navier-Stokes model with free surface. The present code is operational, of simple use, and requires a low running cost