Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Analyse de données de la colonne d'eau“

Deux campagnes de mesures effectuées sur le lac du Bourget en période de faible stratification (avril et décembre 1994) ont mis en évidence des oscillations de la thermocline de période comprise entre deux et trois jours. Ces oscillations atteignent 40 m d'amplitude pour une profondeur maximale de 145 m. Elles ont probablement un impact sur les processus biologiques et physico-chimiques qui gouvernent l'évolution de la qualité des eaux du lac. L'analyse des données brutes des températures révèle une corrélation étroite entre la génération des ondes internes et les événements de vents importants. Il apparaît en particulier que seuls les vents violents (< 8 m/s) affectent la stratification thermique de manière significative. Deux approches sont utilisées pour caractériser ces ondes : - une approche par traitement du signal qui donne accès aux périodes d'oscillations prédominantes ainsi qu'à la répartition de l'énergie dans la colonne d'eau en fonction de la fréquence. - une approche par modélisation mathématique au cours de laquelle les résultats obtenus par tjjois techniques distinctes utilisant plusieurs degrés de représentation de la bathymétrie du lac sont comparés. Ces modèles permettent de calculer les périodes d'oscillations ainsi que les déplacements de l'interface de densité et les vitesses dans chaque couche. A partir des valeurs des amplitudes d'oscillation obtenues expérimentalement, des vitesses maximales de l'ordre de 7 cm/s dans l'épîlîmnion et 3 cm/s dans l'hypolimnion ont pu être estimées pour les deux épisodes considérés. On montre que les modèles mathématiques et l'analyse spectrale corroborent les observations.

Les activités exoenzymatiques participent de façon importante à la transformation des composés organiques dans les milieux aquatiques, en particulier par hydrolyse de composés à haut poids moléculaire qui sont réduits en monomères ou en petits oligomères assimilables par les bactéries. Cette étape est un processus clé dans le fonctionnement de la boucle microbienne. De nature très diverse, les exoenzymes ont une localisation variable selon le Gram de la bactérie ; leur régulation se situe soit au niveau de leur synthèse, soit au niveau de l'expression de leur activité. Bien que certaines exoenzymes soient constitutives, l'inductibilité semble être le mode de fonctionnement le plus fréquent. L'intégration de ce processus dans des études globales sur le potentiel hydrolytique de milieux aquatiques nécessite quelques précautions dans la réalisation expérimentale et dans l'interprétation des données : variabilité intrinsèque différente selon l'exoenzyme considérée (de 7 % pour la glucosidase à 16 % pour la phosphatase), variabilité géographique importante (pouvant atteindre +/- 50 % à un mètre de distance) dans les milieux sédimentaires, ce qui nécessite la connaissance topographique du milieu étudié et la définition d'une stratégie d'échantillonnage préalable. Les méthodologies de prélèvements, en particulier en sédiments ou en substratums grossiers, présentent une certaine complexité de mise en oeuvre que n'ont pas, au moins à faible échelle, les prélèvements en colonne d'eau (hétérogénéité du milieu à l'échelle centi- voire millimétrique, densité de population très variable, diffusion de substrat nutritifs,...). Une standardisation du protocole expérimental est proposé. Dans l'optique d'études sur les capacités d'assimilation et de biodégradation de matière organique des systèmes aquatiques, les données d'activités exoenzymatiques nécessitent d'être couplées à d'autres mesures biologiques ou biochimiques : biomasse bactérienne et/ou phytoplanctonique (en particulier pour la phosphatase), analyse fine de la matière organique assimilable (par exemple, par classes : lipides, glucides, protides, dans leurs fractions dissoutes et particulaires).

RÉSUMÉ A l'aide des dates d'établissement et de mortalité et de la similitude des patrons de croissance radiale d'épinettes noires trouvées dans les platières lacustres et fluviales du bassin de la rivière Boniface (Québec nordique), on a dégagé les principales tendances dans révolution des niveaux d'eau depuis le XVIe siècle. La période la plus ancienne correspond à un bas niveau d'eau pendant les XVIe et XVIIe siècles, suivie d'une hausse à partir de la première moitié du XVIIIe siècle (entre 1720-1740). Un haut niveau d'eau s'est établi vers la fin du XIXe siècle et a culminé au XXe siècle, au cours des années 1930-1940. Une deuxième période de bas niveau d'eau a été enregistrée entre la fin des années 1950 et le début des années 1970. L'établissement massif de l'épinette noire au cours de cette période permet de confirmer l'importance de l'enneigement comme principal facteur de la variation du niveau d'eau pendant la saison de croissance. Ces données permettent de subdiviser le Petit Âge glaciaire en deux périodes distinctes sur la base du régime des précipitations: une première période relativement sèche et de bas niveaux d'eau s'étendant de la fin du XVIe siècle jusque vers 1720-1740 et une deuxième période, plus humide, qui fait la transition vers la période plus clémente du XXe siècle. La présence de cryosols dans les platières colonisées par les épinettes au cours de la première moitié du Petit Âge glaciaire indique que leur formation est associée à de bas niveaux d'eau.

Élasticité des consommations d'eau vis-à-vis du prix. Cet article analyse la façon dont les consommations des usagers domestiques des services d'eau sont influencées par le prix du service. Les calculs d'élasticité s'appuient sur des données de prix du service et de consommation domestique par habitant issues d'enquêtes qui ont été menées entre 1975 et 1990 auprès d'un grand nombre de services d'eau français (entre 500 et 1 362 services desservant de 8 à 17 millions d'usagers). Les calculs d'élasticité vis-à-vis du prix sont menés suivant les deux méthodes classiquement utilisées : par observation des évolutions des consommations domestiques qui font suite à une forte augmentation du prix du service et par observation des écarts de consommation qui existent à un moment donné entre des services dont les usagers sont soumis à des prix différents. Plusieurs calculs sont ainsi menés suivant des méthodes différentes et portant sur des jeux de données différents. La taille importante des échantillons permet de mettre en évidence la relation entre consommation et prix sans avoir à connaître les éléments autres que le prix qui influencent les consommations et dont l'évaluation est toujours difficile et critiquable. Les résultats obtenus sont remarquablement convergents et montrent que les usagers domestiques réalisent un ajustement faible mais réel au prix du service. Ils indiquent également que la diminution des consommations constatée suite à une augmentation du prix du service peut s'étaler sur plusieurs années et qu'elle a un effet durable.

Les plus importantes sources anthropiques de fluorures dans les systèmes d'eau douce comprennent les eaux usées municipales, les industries productrices de fertilisants et les alumineries. Plusieurs études montrent que la toxicité des fluorures est réduite lorsque le test toxicologique est réalisé en eau dure plutôt qu'en eau douce. Trois mécanismes peuvent être invoqués pour expliquer une telle tendance : (I) influence des ions de dureté (Ca2+ ; Mg2+) sur les organismes tests (soit au niveau de la barrière biologique séparant l'organisme de son milieu, soit au niveau de leur métabolisme interne); (II) complexation entre le fluorure et les ions de dureté dans le milieu d'exposition, menant à une réduction de la concentration en fluorure libre (F-); (III) précipitation de fluorite (CaF2) dans les milieux d'exposition, menant à une réduction de la concentration effective en fluorures. Pour identifier le ou les mécanisme(s) responsables de l'effet protecteur de la dureté, nous avons réalisé une revue de la littérature existante sur les poissons, les invertébrés et les insectes aquatiques d'eau douce. Parmi ces études, les plus complètes ont été sélectionnées et la spéciation des fluorures modélisée pour chaque cas. Les modélisations réalisées indiquent que la spéciation physique du fluorure (distinction entre les espèces dissoutes et particulaires) a beaucoup plus d'importance que sa spéciation chimique en solution dans les systèmes étudiés.

Quel est le nombre d'échantillons à prélever pour analyse bactériologique dans un réseau de distribution d'eau potable afin réaliser un autocontrôle optimal du point de vue économique (coûts analytiques et coût des actions curatives), tout en limitant les risques de dégradation de la qualité ? Pour répondre à cette question, nous proposons un modèle probabiliste qui simule le choix de la décision curative lorsque les analyses indiquent des résultats insatisfaisants ainsi que l'effet de cette décision sur la qualité de l'eau du réseau. Les différentes actions curatives et leur efficacité ont été déterminées empiriquement à partir de l'expertise du gestionnaire du réseau de la Banlieue de Paris et des données collectées de 1992 à 1996. Le modèle s'appuie sur un schéma Markovien d'évolution du couple (Qualité de l'eau, Action curative). Par programmation dynamique, on calcule le coût moyen de la politique décisionnelle de la Banlieue de Paris et le risque généré par cette politique en terme de qualité de l'eau (fréquence des états dégradés), pour différents niveaux d'autocontrôle (nombre d'analyses d'autocontrôle). Le risque d'avoir un état dégradé diminue avec le nombre d'analyses jusqu'au seuil de 140 analyses (autocontrôle et contrôle réglementaire) puis reste quasiment constant, tandis que les coûts continuent d'augmenter.

L'analyse de sensibilité constitue une étape importante dans le développement et la mise en place d'un modèle de simulation. Cette analyse de sensibilité du modèle CEQÉROSS effectuée sur un petit bassin versant agricole du Québec (Canada) montre que la dimension du maillage utilisé pour découper le bassin versant de Lennoxville en éléments de calcul exerce une influence directe, mais modérée, sur la charge sédimentaire transportée à l'exutoire. Les paramètres de calage associés à l'érosivité des précipitations et les variables d'entrée décrivant la topographie influencent considérablement les résultats de la simulation pour la période considérée et, de ce fait, nécessitent une plus grande attention lors des étapes de préparation des données et de calage du modèle. La forme linéaire de l'équation de production de sédiments en rivière exerce un rôle majeur sur les charges totales annuelles simulées. L'importance relative des paramètres associés à la granulométrie des sédiments transportés en rivière indique que la capacité du cours d'eau à transporter les particules grossières limite la charge totale annuelle évacuée à l'exutoire du bassin versant de Lennoxville pendant la période d'étude. Ces résultats doivent cependant être confrontés à d'autres analyses de sensibilité afin de décider des modifications éventuelles à apporter aux équations du modèle.

Abstract. Dans un contexte-marqué par la variabilité climatique comme la région du lac Tchad, il est utile de prendre en compte et de revaloriser les stratégies d'adaptation aux phénomènes induits par les Changements Climatiques (CC), dans le but d'améliorer la gestion durable des ressources en eau. Cette étude vise donc à identifier et à interpréter les pratiques locales de gestion et d'accès à l'eau, des dynamiques de celles-ci, et son importance dans la cadre de mises en œuvre des projets d'adaptation aux changements climatiques dans la région du lac Tchad. La méthodologie adoptée a consisté d'abord à la collecte des données (par des entretiens, observation, etc.) auprès des populations riveraines du lac Tchad, ensuite à leur traitement analyse et enfin la rédaction de cet article. Ainsi, quelques techniques issues de savoir faire traditionnel et local, ont été identifiées et sont susceptibles d'être revalorisées dans un cadre stratégique. Il s'agit : l'existence des mares d'eau sacrée, la gestion collective des mares d'eau naturelles, la gestion communautaire des pêcheries, l'irrigation, etc. Toutes ces pratiques et techniques ont été inventées et ou améliorées par les populations pour répondre à des contraintes de production qu'ils connaissent bien.

RÉSUMÉNotre objectif était d’évaluer l’efficacité de l’hormone de croissance humaine recombinante (HCH) sur la densité minérale osseuse (DMO) chez les personnes âgées de 50 ans et plus, ayant une fonction pituitaire normale, qui risquent de développer l’ostéoporose. Nous avons passé en revue systématiquement les essais cliniques randomisés (ECR), examinant six bases de données, et ont réalisé des méta-analyses pour examiner les effets de la HCH sur la DMO dans la colonne lombaire et le col du fémur. Les données au sujet de l’incidence des fractures, les biomarqueurs du métabolisme osseux et les événements indésirables ont également été extraites et analysées. Treize ECR ont rempli les critères d’admissibilité. Effets de mise en commun de différentes tailles ne suggèrent aucun effet significatif de la HCH sur la DMO. Les valeurs de l’effet de mise en commun étaient plus grandes, mais insignifiantes, comparativement au placebo. La HCH a eu un effet significatif sur plusieurs marqueurs pour le métabolisme osseux. On a observé un taux significativement plus élevé d’évènements indésirables dans les groupes HCH. La méta-analyse des ECR suggère que le traitement par la HCH pour personnes ayant ou à risque de développer l’ostéoporose entraîne des augmentations très petites et insignifiantes de la DMO.

L'impact des pollutions ponctuelles sur les phytocénoses aquatiques est étudié autour des rejets de 12 agglomérations dont 9 sont équipées d'une station d'épuration. Un échantillonnage systématique avec segmentation du cours d'eau autour de chaque rejet est réalisé. Sur chaque secteur, des relevés de végétation sont pratiqués au niveau de faciès d'écoulements homogènes dont on caractérise le milieu physique parallèlement à une analyse physicochimique de l'eau. L'ensemble des rejets provoque globalement une élévation de la conductivité, des teneurs en ammonium, nitrates et orthophosphates. Cela ce traduit par la régression de la phytocénose à Callitriche hamulata et Myriophyllum alterniflorum, par le développement de Ranunculus peltatus, Callitriche platycarpa et d'espèces cryptogames telles que Leptodyctium riparium, ou Melosira sp. Une Analyse en Composantes Principales menée sur l'ensemble des données permet d'opposer des phytocénoses propres aux secteurs amonts (Scapania undulata, Chiloscyphus polyanthus) à d'autres situées au niveau de rejets (Callitriche platycarpa, Leptodictyum riparium, Melosira sp.,). Une Analyse Canonique de Correspondances valide le déterminisme de la qualité physicochimique de l'eau sur la végétation. La conductivité, les teneurs en ammonium, nitrates et orthophosphates deviennent prépondérants par rapport aux facteurs du milieu physique classiquement discriminants dans l'installation des phytocénoses dans les rivières limousines.

Le sondeur multifaisceaux (SMF) est l'une des technologies d'acoustique sous-marine les plus avancées pour l'étude des fonds et de la colonne d'eau. Il requiert une réelle expertise pour son déploiement sur le terrain ainsi que pour l'élaboration de cartographies à partir des différentes données acquises. Ces traitements sont souvent chronophages en raison de la quantité de données acquises et demandent à être automatisés pour alléger le travail à l'hydrographe. C'est ce sur quoi portent les travaux réalisés durant cette thèse. Après des rappels sur des notions d'acoustique sous-marine, le fonctionnement du SMF est décrit et les types de données manipulées tout au long des traitements sont présentés. Le manuscrit s'articule ensuite autour de deux thématiques ˸ la cartographie bathymétrique et la cartographie biocénotique. Les développements sont intégrés dans les logiciels de l'entreprise Seaviews pour laquelle les travaux sont réalisés. Ils répondent à des besoins particuliers de l'entreprise.En ce qui concerne la cartographie bathymétrique, la donnée bathymétrique doit être préalablement triée pour écarter les sondes aberrantes et éviter qu'elles ne pénalisent la précision topographique. Ce tri d'innombrables sondes est une tâche que réalisent les hydrographes, assistés aujourd'hui d'outils numériques. Nous proposerons une méthode statistique rapide pour trier les sondes tout en réalisant une carte de profondeurs marines. Ce qui amène à se demander si les images de la colonne d'eau acquises également par le sondeur ne seraient pas exploitables pour déduire une bathymétrie exempte d'aberration. Nous testerons cette hypothèse à l'aide de l'apprentissage profond (deep learning) et en particulier par des réseaux de neurones convolutifs qui ont permis des progrès considérables en vision par ordinateur. La cartographie des habitats marins (les biocénoses) est un travail de classification de la nature des fonds à partir des données acoustiques du SMF en concordance avec les espèces vivant sur les lieux. La société Seaviews a développé une méthode de préparation des données SMF pour l'analyse des habitats. Nous nous orientons vers des méthodes de classification des habitats, à partir de ces données, par des techniques d'apprentissage automatique (machine learning). Plusieurs méthodes sont mises en place et testées, puis une zone d'étude est choisie pour évaluer et comparer les résultats des différentes approches
Among underwater acoustic technologies, multibeam echo sounder (MBES) is one of the most advanced tool to study and map the underwater floors and the above water column. Its deployment on-site requires expertise so as the whole data processing to map the information. These processing are very time-consuming due to the massive quantity of recorded data and thus needs to be automatised to shorten and alleviate the hydrographer's task. This PhD research works focus on the automatisation of the current activities in Seaviews society.After some reminders on the underwater acoustic sciences, the MBES operating is described as well the produced data that will be manipulated throughout the developments. This document presents two thematics˸ bathymetric (depths) and marine habitats mapping. The developments are integrated into the Seaviews' software in the aim to be used by all the employees.About seafloor depths mapping, the bathymetric sounding has to be sorted to avoid that the outlier errors distort the results. Sorting the uncountable measures is cumbersome but necessary, although the hydrographers are today happily computed-assisted. We propose a fast statistical method to exclude the outliers while mapping the information. This leads to wonder if the water column imagery would be workable to deduce the bathymetry without failure. We will test this hypothesis with some technics of deep learning, especially with convolutional neural networks.The marine habitats mapping is a seabed nature classification according to the local life. Seaviews has worked on a way to prepare MBES data and habitats analysis. Concerning the method of classification itself, we move towards machine learning technics. Several methods are implemented and assessed, and then an area is chosen to evaluate and compare the results

Ces 20 dernières années, des données sur la distribution de taille des particules (vecteur principal du transfert de carbone vers le fond des océans) ont été collectées dans différentes provinces océaniques à l’aide du Profileur Vidéo Marin. Ces données illustrent l’hétérogénéité de la distribution de la matière particulaire entre 0 et 1000 m et permettent de calculer d’importantes propriétés des particules. Nous avons relié les données des pièges à sédiment et la distribution de taille des particules pour estimer la porosité et le spectre de vitesse de sédimentation des particules. Ces estimations nous permettent de calculer le flux vertical de masse, de carbone organique particulaire (COP), de carbone inorganique particulaire (CIP) et d’azote organique particulaire (NOP) à l’aide de relations puissances. Les profils verticaux de taille des particules ont été reliés à la composition pigmentaire du phytoplancton à l’échelle globale. Nous montrons que la composition du phytoplancton force non seulement la taille des particules mais aussi les flux de masse dans la zone mésopelagique. Finalement, l’étude d’une zone à méso-échelle dans l’Océan Atlantique Nord a souligné l’importance de la circulation océanique sur la distribution horizontale et verticale de la matière particulaire. Dans une zone dominée par des tourbillons, l’accumulation des agrégats en surface et leur export jusqu’à 1000 m à lieu sur des distances inférieures à 100 km.

Si le problème du franchissement des adultes est en voie de résolution, grâce, notamment, à des efforts menés depuis une décennie dans le domaine des passes à poissons, celui du franchissement des ouvrages par les juvéniles reste posé et, notamment, l'importance des préjudices subis lorsque la passage par les turbines est obligatoire. L'intérêt pour ce problème a été ravivé ces dernières années par le lancement de programmes de restauration de ces espèces migratrices sur nos cours d'eau initiés par le Ministère de l'environnement et, parallèlement, par la multiplication d'ouvrages énergétiques de petites et moyennes tailles. Avant d'envisager systématiquement la mise en place de dispositifs de guidage ou de dissuasion au niveau des prises d'eau, il convenait d'évaluer l'importance des mortalités résultant du passage au travers des turbines. Une étude générale a été entreprise par le CEMAGREF pour analyser les données existantes : mettre au point un protocole expérimental standard d'évaluation des mortalités susceptibles d'être utilisé par la suite sur des sites présentant un intérêt particulier ; apprécier les dommages potentiels d'un certain nombre de turbines installées, pour la plupart, sur les cours d'eau à migrateurs ; établir des modèles prédictifs de la mortalité potentielle, sur la base d'une analyse statistique de l'ensemble des données.

Ce mémoire est consacré à l'étude de la qualité des eaux brutes de la Moselle à la prise de Messein. Cette qualité est sujette à de nombreuses fluctuations. Afin de comprendre les mécanismes qui la règlent, nous mettons en lumière les principales données sur le bassin de la Moselle à Messein ; nous étudions les variations spatio-temporelles de la qualité des eaux en quelques points stratégiques de celui-ci et nous effectuons une analyse statistique des paramètres caractérisant la qualité des eaux de Moselle à Messein. L'exploration des données sur la qualité des eaux de la Moselle et de ses deux principaux affluents (Moselotte et Vologne) pour la période 1973-1988, nous a permis de mettre en évidence l'origine et la dynamique de transfert des éléments dissous et particulaires par ces cours d'eaux. En effet, par l'étude des variations des concentrations dans l'espace et dans le temps, on a pu d'une part attribuer à la plupart des espèces dissoutes une origine diffuse, superficielle ou profonde, liée à l'altération de sols et des roches du bassin et aux pollutions anthropiques, et d'autre part déterminer les relations entre les concentrations dans les cours d'eau et les débits liquides en périodes de hautes et basses eaux. Des bilans des flux de matières dissoutes et particulaires sont établis à l'exutoire du bassin de la Moselle et de ses principaux affluents ; ils permettent de chiffrer les apports de la Moselle à la station de Messein mais également de déterminer l'origine géographique de ces apports notamment les contributions respectives des bassins de la Moselotte, de la Vologne, de la Moselle supérieure et de la partie aval du bassin. On a pu aussi chiffrer les contributions mensuelles dans les différents bilans annuels, les pertes en nitrates dans la Moselle, et mettre en évidence les zones de sédimentation et les zones d'érosion. Au niveau de Messein et pour la période 1973-1988, nous avons retenu 45 paramètres de qualité. Nous avons étudié leur distribution statistique en les ajustant aux différentes lois de probabilité les plus fréquemment utilisées en hydrologie. Nous avons montré que la distribution de la majorité des paramètres peut être considérée comme normale, log-normale ou log-normale tronquée. Certains paramètres possèdent une distribution hétérogène. Dans ce cas, la loi de distribution des valeurs naturelles ou logarithmiques est une loi normale à deux composantes gaussiennes. Ces dernières sont séparées soit suivant les débits liquides soit selon les deux saisons hydrologiques. L'application des méthodes statistiques fondées sur l'analyse des corrélations ou sur l'analyse en composantes principales, nous ont fourni des renseignements importants concernant les relations entre les différents paramètres de l'eau à Messein et la détermination des facteurs qui contrôlent la composition chimique des eaux

L'homogénéisation est une étape importante et cruciale pour améliorer l'utilisation des données d'observation pour l'analyse du climat. Ce travail est motivé par l'analyse de les données journalières de Contenu Intégré en Vapeur d’Eau (CIVE) mesurées par GNSS (Global Navigation Satellite Systems), appelées GNSS CIVE (IWV Integrated Water Vapor en anglais) qui n'ont pas encore été utilisées dans ce contexte. Ces séries sont affectées par des inhomogénéités liées à des changements dans l'instrumentation, dans l'environnement et dans la procédure de traitement des données. En raison de la variabilité naturelle de la série, nous travaillons en fait sur la série chronologique des différences, en utilisant la réanalyse ERA-Interim comme référence pour le signal climatique. Une hypothèse de base est que les différences contiennent seulement la signature des changements brusques de la série GNSS qui peuvent être détectés au moyen d'un algorithme de segmentation. Une analyse minutieuse des résultats de la segmentation permet de trier les cas où cette hypothèse n'est en fait pas vraie. La principale contribution de cette thèse a été le développement d'une nouvelle méthode de segmentation dédiée à la détection des changements dans la moyenne de la série de différences GNSS-ERA-Interim CIVE. Ce modèle de segmentation intègre un biais périodique et une variance hétérogène, variable mensuellement, pour s'adapter correctement aux caractéristiques de la série. La méthode consiste à estimer d'abord la variance à l'aide d'un estimateur robuste puis à estimer les paramètres de segmentation (les positions des points de changement, les moyennes des segments) et le modèle de biais périodique de manière séquentielle. Les paramètres de segmentation et le modèle de biais périodique sont estimés de manière itérative pour un nombre fixe de points de changement. L'inférence est obtenue par la procédure classique du maximum de vraisemblance en utilisant l'algorithme de programmation dynamique pour l'estimation des paramètres de segmentation qui fournit la solution exacte dans un laps de temps raisonnable. La procédure est répétée pour tous les nombres de points de changement testés entre 0 et un maximum (environ 30). Enfin, le nombre optimal de points de changement est choisi en utilisant une stratégie de sélection de modèle pénalisée. Plusieurs critères sont testés. La méthode est implémentée dans le package R GNSSseg disponible sur CRAN. Les performances de la méthode proposée ont été évaluées par des simulations numériques. Une application pour un ensemble de données réel de 120 stations GNSS mondiales dans le réseau mondial IGS est présentée pour la période de janvier 1995 à décembre 2010. L'inspection des résultats révèle que les points de changement détectés contiennent une fraction (~20%) de valeurs aberrantes qui se caractérisent par des détections doubles avec deux grands décalages, généralement de signes opposés, rapprochés, p.ex. à quelques dizaines de jours d'intervalle. Afin de détecter et d'éliminer les valeurs aberrantes, une méthode de dépistage a été développée. L'ensemble final de points de changement est validé par rapport aux métadonnées GNSS qui contiennent des informations sur les changements d'équipement survenus dans les stations. Le pourcentage de validation reste modéré au niveau de 20% malgré tous les changements sont statistiquement significatifs. Certains des points de changement peuvent en fait être dus à la série de référence (ERA-Interim). Enfin, les informations de segmentation (dates des points de changement) sont incluses dans un algorithme de régression linéaire qui est utilisé pour estimer les tendances GNSS CIVE. Les tendances estimées sont testées pour leur signification et comparées aux tendances ERA-Interim. Une plus grande cohérence spatiale dans les tendances GNSS et une meilleure cohérence sont trouvées après l'homogénéisation avec ERA-Interim dans les régions où la réanalyse est connue pour ses performances
Homogenization is an important and crucial step to improve the use of observational data for climate analysis. This work is motivated by the analysis of long GNSS Integrated Water Vapor (IWV) data which have not yet been used in this context. These series are affected by inhomogeneities linked to changes in the instrumentation, in the environment, and in the data processing procedure. Due to the natural variability of the series we actually work on the time series of differences, using ERA-Interim reanalysis as reference for the climate signal. A base assumption is that the differences contain only the signature of the abrupt changes from the GNSS series which can be detected by means of a segmentation algorithm. Careful analysis of the segmentation results allows to sort the cases when this assumption is actually not true. The main contribution of this thesis was the development a novel segmentation method dedicated to detecting changes in the mean of the GNSS-ERA-Interim IWV difference series. This segmentation model integrates a periodic bias and a heterogeneous, monthly varying, variance to properly fit the characteristics of the series. The method consists of first estimating the variance using a robust estimator and then estimating the segmentation parameters (the positions of the change-points, the means of the segments) and the periodic bias model in a sequential way. The segmentation parameters and the periodic bias model are estimated iteratively for a fixed number of change-points. The inference is achieved by the classical maximum likelihood procedure using the dynamic programming algorithm for the estimation of the segmentation parameters which provides the exact solution in a reasonable amount of time. The procedure is repeated for all the numbers of change-points tested between 0 and a maximum (about 30). Finally, the optimal number of change-points is chosen using a penalized model selection strategy. Several criteria are tested. The method is implemented in the R GNSSseg package available on CRAN. The performance of the proposed method was evaluated by numerical simulations. An application for a real dataset of 120 global GNSS stations in the global IGS network is presented for the period from January 1995 to December 2010. Inspection of the results reveals that the detected change-points contain a fraction (~ 20 %) of outliers which are characterized by double detections with two large offsets, generally of opposite signs, close together, e.g. a few tens of days apart. In order to detect and eliminate the outliers a screening method was developed. The final set of change-points is validated with respect to GNSS metadata which contain information on equipment changes that occurred at the stations. The percentage of validation remains moderate at the level of 20 % despite all the changes are statistically significant. Some of the change-points may actually be due to the reference series (ERA-Interim). Finally, the segmentation information (dates of the change-points) is included in a linear regression algorithm which is used to estimate the GNSS IWV trends. The estimated trends are tested for significance and compared to the ERA-Interim trends. Higher spatial consistency in the GNSS trends and improved consistency is found after homogenisation with ERA-Interim in regions where the reanalysis is known to perform well. [...]

Le travail effectué dans le cadre de cette thèse intitulée " Outil d'aide au diagnostic du réseau d'eau potable pour la ville de Chisinau par analyse spatiale et temporelle des dysfonctionnements hydrauliques " porte sur le développement d'une maquette du futur outil d'aide à la gestion des infrastructures et notamment du réseau d'eau potable de la ville de Chisinau Moldavie (1200 Km de canalisations - 800 000 habitants). La méthode proposée est basée sur l'analyse de l'état de fonctionnement du réseau d'eau potable. Cet état de fonctionnement du réseau d'AEP peut être connu à partir : - d'informations directes fournies par un système de télésurveillance (mesure de pression, de vitesse, de débit, de qualité....), - d'informations indirectes (analyse des incidents survenus sur le réseau, des interventions, de l'environnement du réseau....) obtenues. Dans notre cas, l'absence de mesures directes ne permet pas de quantifier l'état de fonctionnement du réseau sur l'ensemble du réseau sauf en quelques points critiques connus (station de pompage, station de relèvement..), c'est pourquoi, cet état est défini en se basant sur la liste des incidents, et des interventions survenues sur le réseau entre 1996 et 2001, ainsi que sur des informations portant sur l'environnement du réseau (nature des sols, aménagement du territoire ...) Ce travail de recherche comprend deux volets : Ü Aspect " Diagnostic " : Analyser qualitativement et quantitativement tous les aléas pouvant exister sur le réseau et se manifester par des observations. Il s'agit dans tous les cas d'établir le cheminement possible entre les observations, les causes possibles, et d'évaluer les conséquences induites. Il s'agit par une analyse successive et récursive (à l'aide de requêtes temporelles), de détecter la simultanéité de 2 ou plusieurs observations (manifestations de dysfonctionnement) se produisant dans un même laps de temps et la mise en évidence de relations topologiques et hydrauliques pouvant exister entre les sites où sont observés les dysfonctionnements. L'utilisation également de la théorie des graphes, plus particulièrement du réseau de Petri, permet de passer d'une analyse espace-temps entre 2 ou m événements à une analyse intégrant la causalité entre 2 événements. Ü Aspect " Aide à la décision " : Associer un " niveau d'urgence " à chaque tronçon du réseau afin d'assurer le suivi de la réhabilitation des infrastructures, l'assistance à la réhabilitation avec la détermination de zones prioritaires, la gestion/maintenance du réseau pour la pérennité du réseau. Ce niveau d'urgence est quantifié à l'aide d'une Méthode Hiérarchique Multicritères développée par SAATY (en considérant des critères techniques, économiques, sociaux, environnementaux ainsi que la politique des gestionnaires). La méthodologie développée utilise différents outils et méthodes issues : des bases de données temporelles, d'analyse spatiale et de SIG, de raisonnement cognitif et de modélisation hydraulique des écoulements, théorie de graphes et réseau de Petri. L'outil est testé sur un secteur pilote de la ville, qui représente environ 7% du réseau d'eau potable sur la ville, l'ensemble du réseau sera pris en compte ultérieurement lorsque la validation de cette portion de réseau sera faite par les services techniques de la ville de Chisinau (Moldavie). Mots clés : Vieillissement, réseau d'eau potable, Système d'Information Géographique, base de données géographique, renouvellement, méthode hiérarchique multicritère, dysfonctionnements, analyse spatio-temporelle, théorie des graphes, réseau de Petri, diagramme cause à effets.

Le phytoplancton est un indicateur biologique souvent utilisé pour évaluer l'eutrophisation des grands cours d'eau. Or, les difficultés liées à la représentativité des échantillons de phytoplancton sont nombreuses. Elles sont présentés lors du comptage des espèces, de la conservation, de la préparation, du choix des méthodes d'analyse de pigments et à différentes échelles de temps et d'espace. L'ensemble de ces variabilités implique qu'il faut disposer d'une méthodologie de suivi fiable et durable. Ce travail apporte donc quelques éléments pour la mise en place d'un suivi de la qualité des eaux de grands cours d'eau et cours d'eau canalisés fondé sur les communautés phytoplanctoniques. Un premier bilan des compositions floristiques et des pratiques de suivi en matière de phytoplancton dans les cours d'eau en Europe et dans le bassin Artois-Picardie a été réalisé. Il montre l'absence totale d'uniformisation des techniques d'échantillonnage et d'analyse. Pour une meilleure stratégie d'échantillonnage et une bonne interprétation des données, l'ampleur des variations aux petites échelles de temps et d'espace et l'importance de la variabilité analytique au niveau taxonomique et pigmentaire ont été étudiées
Ces variations montrent qu'il est au moins nécessaire de standardiser et si possible normaliser les méthodes de comptage et d'analyse de pigments. Par ailleurs, pour limiter l'évolution des pigments du transport à l'analyse, la filtration sur place n'est pas indispensable mais la conservation à 4°c et a l'obscurité est nécessaire. La variabilité à micro-échelle et à petite échelle spatiale est faible et négligeable, indiquant qu'un prélèvement dans la zone d'écoulement maximal est représentatif du site de prélèvement. A l'inverse, la variabilité à petite échelle temporelle est élevé, montrant que pour obtenir une meilleure estimation du peuplement phytoplanctonique, il faut augmenter la fréquence d'échantillonnage

L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydrologique du bassin versant du Var situé dans le Sud-Est de la France et caractérisé par des contrastes hydroclimatiques associés à une topographie très tourmentée, et de mettre à la disposition des aménageurs une base de données spatiale (topographique, occupation du sol, géologique, hydrographique, hydroclimatique) gérée par un Système d'Information Géographique SIG. Le bassin est exposé aux risques des pluies extrêmes et par conséquent aux inondations. Dans ce contexte, les aléas climatique et hydrologique sont analysés à travers deux principaux aspects : la distribution spatio-temporelle des pluies moyennes et extrêmes et la transformation de la pluie en débit. La cartographie automatique des pluies, facteur important d'aléa hydrologique, des températures et de l'évapotranspiration potentielle a montré l'influence déterminante du relief sur leurs distributions spatiales. Cette régionalisation a été réalisée à l'aide des régressions linéaires multiples et du krigeage. L'intégration des gradex de pluies de bassin de 1 à 3 jours estimés d'après les pluies maximales de la saison à haut risque (septembre-janvier) dans la méthode de Gradex a servi à calculer les débits maxima instantanés. Les résultats obtenus sont cohérents avec ceux cités dans la littérature. La modélisation pluie-débit sur le Var aval et les principaux sous-bassins versants a été réalisée à différents pas de temps. Les modèles utilisés (GR2M, LoiEau, GR4J, GR4JH et l'environnement HEC-HMS) ont été calés et validés à partir des données expérimentales et ont permis de reconstituer les débits et les crues du Var
The objective of this PhD thesis is to contribute to a better comprehension of the hydrological behaviour of the Var catchment area located in the South-east of France and characterized by hydroclimatic contrasts associated with the topography, and to put a spatial database (topographic, occupation of soil, geological, hydrographic, hydroclimatic) managed by a Geographical Information System GIS at the disposal of the developers. The catchment is exposed to the hazards of the extreme rainfalls and consequently to the floods. In this context the climatic and hydrological hazards are analyzed through two main aspects: spatial and temporal distribution of the rainfalls and the transformation of the rainfalls into runoff. The automatic cartography of the rainfalls, significant factor of hydrological hazard, the temperatures and the potential evapotranspiration showed the determining influence of the relief on their spatial distributions. This regionalization was carried out using the multiple linear regressions and of the krigeage. The integration of the gradex of the catchment rainfalls from 1 to 3 days estimated according to the maximum rainfalls of the high-risk season (September-January) in the method of Gradex was used to calculate the instantaneous maximum discharges. The results obtained are coherent with those quoted in the literature. Modelling rainfall-runoff relationship on the Var and the principal sub-catchments was carried out with various steps of time. The models used (GR2M, LoiEau, GR4J, GR4JH and environment HEC-HMS) were calibrated and validated from the experimental measurements and made it possible to reconstitute the discharges and the floods of the Var catchment

Les techniques informatiques ont gagné un rôle primordial dans le développement et l'exploitation des ressources d'hydrocarbures naturelles ainsi que dans d'autres opérations liées à des réservoirs souterrains. L'un des problèmes cruciaux de la modélisation de réservoir et les prévisions de production réside dans la présélection des modèles de réservoir appropriés à la quantification d'incertitude et au le calage robuste des résultats de simulation d'écoulement aux réelles mesures et observations acquises du gisement. La présente thèse s'adresse à ces problématiques et à certains autres sujets connexes.Nous avons élaboré une stratégie pour faciliter et accélérer l'ajustement de tels modèles numériques aux données de production de champ disponibles. En premier lieu, la recherche s'était concentrée sur la conceptualisation et l'implémentation des modèles de proxy reposant sur l'analyse de la connectivité, comme une propriété physique intégrante et significative du réservoir, et des techniques avancées du partitionnement de données et de l'analyse de clusters. La méthodologie développée comprend aussi plusieurs approches originales de type probabiliste orientées vers les problèmes d'échantillonnage d'incertitude et de détermination du nombre de réalisations et de l'espérance de la valeur d'information d'échantillon. Afin de cibler et donner la priorité aux modèles pertinents, nous avons agrégé les réalisations géostatistiques en formant des classes distinctes avec une mesure de distance généralisée. Ensuite, afin d'améliorer la classification, nous avons élargi la technique graphique de silhouettes, désormais appelée la "séquence entière des silhouettes multiples" dans le partitionnement de données et l'analyse de clusters. Cette approche a permis de recueillir une information claire et compréhensive à propos des dissimilarités intra- et intre-cluster, particulièrement utile dans le cas des structures faibles, voire artificielles. Finalement, la séparation spatiale et la différence de forme ont été visualisées graphiquement et quantifiées grâce à la mesure de distance probabiliste.Il apparaît que les relations obtenues justifient et valident l'applicabilité des approches proposées pour améliorer la caractérisation et la modélisation d'écoulement. Des corrélations fiables ont été obtenues entre les chemins de connectivité les plus courts "injecteur-producteur" et les temps de percée d'eau pour des configurations différentes de placement de puits, niveaux d'hétérogénéité et rapports de mobilité de fluides variés. Les modèles de connectivité proposés ont produit des résultats suffisamment précis et une performance compétitive au méta-niveau. Leur usage comme des précurseurs et prédicateurs ad hoc est bénéfique en étape du traitement préalable de la méthodologie. Avant le calage d'historique, un nombre approprié et gérable des modèles pertinents peut être identifié grâce à la comparaison des données de production disponibles avec les résultats de
Computer-based workflows have gained a paramount role in development and exploitation of natural hydrocarbon resources and other subsurface operations. One of the crucial problems of reservoir modelling and production forecasting is in pre-selecting appropriate models for quantifying uncertainty and robustly matching results of flow simulation to real field measurements and observations. This thesis addresses these and other related issues. We have explored a strategy to facilitate and speed up the adjustment of such numerical models to available field production data. Originally, the focus of this research was on conceptualising, developing and implementing fast proxy models related to the analysis of connectivity, as a physically meaningful property of the reservoir, with advanced cluster analysis techniques. The developed methodology includes also several original probability-oriented approaches towards the problems of sampling uncertainty and determining the sample size and the expected value of sample information. For targeting and prioritising relevant reservoir models, we aggregated geostatistical realisations into distinct classes with a generalised distance measure. Then, to improve the classification, we extended the silhouette-based graphical technique, called hereafter the "entire sequence of multiple silhouettes" in cluster analysis. This approach provided clear and comprehensive information about the intra- and inter-cluster dissimilarities, especially helpful in the case of weak, or even artificial, structures. Finally, the spatial separation and form-difference of clusters were graphically visualised and quantified with a scale-invariant probabilistic distance measure. The obtained relationships appeared to justify and validate the applicability of the proposed approaches to enhance the characterisation and modelling of flow. Reliable correlations were found between the shortest "injector-producer" pathways and water breakthrough times for different configurations of well placement, various heterogeneity levels and mobility ratios of fluids. The proposed graph-based connectivity proxies provided sufficiently accurate results and competitive performance at the meta-level. The use of them like precursors and ad hoc predictors is beneficial at the pre-processing stage of the workflow. Prior to history matching, a suitable and manageable number of appropriate reservoir models can be identified from the comparison of the available production data with the selected centrotype-models regarded as the class representatives, only for which the full fluid flow simulation is pre-requisite. The findings of this research work can easily be generalised and considered in a wider scope. Possible extensions, further improvements and implementation of them may also be expected in other fields of science and technology