Dissertations / Theses: 'Analyse des précipitations'

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Roux, Christian. "Analyse des précipitations en hydrologie urbaine - Exemple de la Seine-Saint-Denis." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529474.

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Abstract:

Jusqu'à nos jours en France, la description des précipitations en hydrologie urbaine repose essentiellement sur l'analyse de mesures ponctuelles. Elle se limite de surcroît à des statistiques d'intensités moyennes maximales (courbes IDF) obtenues selon des méthodes diverses. La pérennisation de réseaux denses de pluviographes conçus pour l'hydrologie urbaine autorise aujourd'hui des travaux de recherche sur les propriétés et la modélisation des précipitations. Cette thèse s'appuie sur 250 années-stations de mesures, acquises par le service d'assainissement de la Seine-Saint-Denis depuis 1976. Elle fait le point des méthodes de construction de courbes IDF, insiste sur les techniques d'analyse régionales et fournit des estimations d'intensités pour des périodes de retour de quelques semaines à quelques dizaines d'années. Des lois de distribution telles que le mélange de deux lois exponentielles ou la loi de Pareto procurent de bons résultats d'ajustement pour l'ensemble du domaine des fréquences. La distribution des intensités moyennes maximales de périodes de retour supérieures à 1,5 an, quelles que soient leur durée et leur surface d'observation (10-60 minutes ; 0 -10000 hectares) est représentée par une loi exponentielle simple et adimensionnelle. On étudie les fluctuations saisonnières et nycthémérales du risque pluvial. La notion de coefficient d'abattement épicentrique est ramenée à un simple indicateur global d'hétérogénéité spatiale. Enfin, les effets de la diversité temporelle et spatiale de la pluie sur le ruissellement sont décrits à l'aide d'un exemple concret, un bassin versant urbanisé de 1400 hectares, et d'un modèle mathématique de simulation pluie-débit.

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Delahaye, Florian. "Analyse comparative des différents produits satellitaires d'estimation des précipitations en Amazonie brésilienne." Phd thesis, Université Rennes 2, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00824885.

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Abstract:

Les circulations atmosphériques synoptiques et locales expliquent les variabilités spatiotemporelles des précipitations en Amazonie brésilienne. Ce vaste espace géographique est caractérisé par un réseau pluviométrique peu dense et hétérogène qui limite un suivi exhaustif des pluies. La télédétection est alors l'outil préférentiel afin de pallier cette lacune spatiale. Toutefois, les estimations quantitatives des précipitations (QPE) dérivées des domaines spectraux des infrarouges (IR) et Micro-ondes (MO), ou de techniques multi canaux souffrent d'erreurs. Les sources d'incertitudes et biais des QPE peuvent provenir de la calibration des capteurs, de l'algorithmie et de l'échantillonnage des champs de pluie. Dans cette thèse, l'évaluation des algorithmes TRMM3B42(v6), CMORPH et PERSIANN s'appuie sur une base de données pluviométriques dont la fiabilité est assurée par un contrôle de qualité rigoureux. Sur la période 2003-2009, l'inter comparaison des produits satellitaires montre un faible accord (coefficient de détermination < 0,30) avec la base de référence en Amazonie brésilienne Légale. TRMM3B42(v6) présente la meilleure performance avec un échantillonnage correct des champs de pluie. En outre, un cas d'études montre que les erreurs des QPE par satellite sont plus importantes en milieu forestier, notamment pour le produit MO MWCOMB. Enfin, la correction des grilles satellitaires par PDF Matching permet de réaliser une analyse climatologique approfondie et améliorée par rapport à la base de référence

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Kacou, Modeste Huberson Ahiba. "Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2560/.

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Abstract:

Les travaux présentés portent sur l'estimation quantitative des précipitations en Afrique de l'Ouest par télédétection active. Il s'agit plus précisément de tester l'apport d'un radar polarimétrique opérant à une fréquence atténuée (10 Ghz, bande X), pour produire des champs de pluie à haute résolution dans une région caractérisée par des précipitations intenses d'origine convective. Le contexte particulier de ces travaux est le programme de validation de la mission satellitaire Megha-Tropiques grâce auquel 2 campagnes de terrain ont permis de déployer un radar polarimétrique bande X au Sahel, au Niger en 2010 puis au Burkina Faso en 2012 et 2013. Un jeu de données radar et pluviographique conséquent, constitué de près de 200 évènements pluvieux a été analysé. Une gamme d'estimateurs radar polarimétriques a été présentée, puis chacun d'eux a été évalué sur la base de comparaisons avec les pluviographes. Une batterie de tests statistiques classiques et l'analyse des distributions fréquentielles d'intensités ont permis de comparer les performances de ces estimateurs. Les performances ont été évaluées sur une gamme d'échelles spatio-temporelles et les problèmes liés à la représentativité spatiale des pluviographes ont été analysés. Au-delà de l'évaluation "ponctuelle" des estimateurs, basée sur des comparaisons directes entre un pluviographe et un pixel radar, on a développé des méthodes originales pour comparer entre eux les champs haute résolution issus du radar et de l'interpolation des pluviographes. En s'inspirant de méthodes héritées de l'évaluation de modèles numériques les structures des champs ont été comparées en autorisant une tolérance spatiale. Ceci permet d'avoir une évaluation pertinente des champs pour des utilisations subséquentes en hydrologie ou pour la validation satellitaire. Ce travail a confirmé et étendu à la zone sahélienne certains des résultats précédents sur les performances de différents estimateurs radar en Afrique de l'Ouest ; il met en avant les très bonnes performances de l'estimation s'appuyant sur le saut de phase différentiel (KDP), et dans une moindre mesure l'estimateur basé sur l'atténuation spécifique (AH). Cette thèse confirme l'intérêt du radar bande X polarimétrique pour l'estimation quantitative des précipitations et l'analyse des systèmes précipitants en zone tropicale. Ce type de radar relativement compact et peu couteux pourrait être appliqué à la surveillance des risques hydrométéorologiques dans les zones urbaines ou le suivi de bassins particuliers (zone équipée de barrage ou haut de bassin montagneux par exemple)
This PhD work is on Quantitative Precipitation Estimation (QPE) based on Active Remote-Sensing in Africa. As part of the Megha-Tropiques Satellite Ground Validation (MTGV) field campaigns a X-band dual-polarization Doppler radar was deployed in Sahel, West-Africa : during 2010 in Niamey, Niger and during 2012-2013, in Ouagadougou, Burkina Faso. Altogether 200 convective systems were observed jointly by the radar and by a network of rain gauges. Based on this data set, a comparative study of several rainfall estimators that use X-band polarimetric radar data is presented. In tropical convective systems as encountered in Sahel, microwave attenuation by rain is significant and QPE at X-band is a challenge. Here, four algorithms based on the combined use of reflectivity, differential reflectivity and differential phase shift are evaluated against rain gauges. The comparisons are carried out for a range of space-time scales. Several comparison methods are proposed. Classical statistical scores are used to evaluate the rainfall time series derived from the radar by comparison with the rain gauges. The spatial structure of the fields and the frequency distributions of the rain rates are also compared. These are important parameters to consider when the rain-fields are to be used for hydrological applications or for satellite validation. The results show that the best performances are for the estimator based on the differential phase shift (KDP); another acceptable solution is the estimation based on the specific attenuation (AH). The overall agreement between the radar derived rainfields and the gauges is high. This PhD work confirms that X-band polarimetric radar is a (relatively) cost effective and quality option for monitoring hydro-meteorological risks in the Tropics

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Sun, Xun. "Analyse propabiliste régionale des précipitations : prise en compte de la variabilité et du changement climatique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934476.

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Abstract:

Les événements de pluies extrêmes et les inondations qui en résultent constituent une préoccupation majeure en France comme dans le monde. Dans le domaine de l'ingénierie, les méthodes d'analyse probabiliste sont pratiquement utilisées pour prédire les risques, dimensionner des ouvrages hydrauliques et préparer l'atténuation. Ces méthodes sont classiquement basées sur l'hypothèse que les observations sont identiquement distribuées. Il y a aujourd'hui de plus en plus d'éléments montrant que des variabilités climatiques à grande échelle (par exemple les oscillations El Niño - La Niña, cf. indice ENSO) ont une influence significative sur les précipitations dans le monde. Par ailleurs, les effets attendus du changement climatique sur le cycle de l'eau remettent en question l'hypothèse de variables aléatoires "identiquement distribuées" dans le temps. Il est ainsi important de comprendre et de prédire l'impact de la variabilité et du changement climatique sur l'intensité et la fréquence des événements hydrologiques, surtout les extrêmes. Cette thèse propose une étape importante vers cet objectif, en développant un cadre spatio-temporel d'analyse probabiliste régionale qui prend en compte les effets de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Les données sont supposées suivre une distribution, dont les paramètres sont liés à des variables temporelles et/ou spatiales à l'aide de modèles de régression. Les paramètres sont estimés avec une méthode de Monte-Carlo par Chaînes de Markov dans un cadre Bayésien. La dépendance spatiale des données est modélisée par des copules. Les outils de comparaison de modèles sont aussi intégrés. L'élaboration de ce cadre général de modélisation est complétée par des simulations Monte-Carlo pour évaluer sa fiabilité. Deux études de cas sont effectuées pour confirmer la généralité, la flexibilité et l'utilité du cadre de modélisation pour comprendre et prédire l'impact de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Ces cas d'études sont réalisés à deux échelles spatiales distinctes: * Echelle régionale: les pluies d'été dans le sud-est du Queensland (Australie). Ce cas d'étude analyse l'impact de l'oscillation ENSO sur la pluie totale et la pluie maximale d'été. En utilisant un modèle régional, l'impact asymétrique de l'ENSO est souligné: une phase La Niña induit une augmentation significative sur la pluie totale et maximale, alors qu'une phase El Niño n'a pas d'influence significative. * Echelle mondiale: une nouvelle base de données mondiale des précipitations extrêmes composée de 11588 stations pluviométriques est utilisée pour analyser l'impact des oscillations ENSO sur les précipitations extrêmes mondiales. Cette analyse permet d'apprécier les secteurs où ENSO a un impact sur les précipitations à l'échelle mondiale et de quantifier son impact sur les estimations de quantiles extrêmes. Par ailleurs, l'asymétrie de l'impact ENSO et son caractère saisonnier sont également évalués.

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Michot, Véronique. "Analyse spatiale et temporelle de la variabilité des régimes de précipitations dans le bassin amazonien." Thesis, Rennes 2, 2017. http://www.theses.fr/2017REN20050/document.

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Abstract:

Dans la zone intertropicale, les précipitations sont le principal marqueur climatique saisonnier et déterminent très largement l’hydrologie de surface et de nombreuses activités anthropiques. Le bassin amazonien est caractérisé par divers régimes régionaux de précipitations, dont la variabilité spatiale et temporelle est forte. De nombreux travaux ont montré que cette variabilité est liée à des forçages externes de large échelle, comme les températures de surface de l’océan. L’étude des précipitations dans cette région porte le plus souvent sur les tendances ou les extrêmes pluviométriques. En revanche, la détection d’années similaires constituant des sous-régimes régionaux et leur lien avec une configuration océano-atmosphérique particulière a été, jusqu’à présent, peu abordée. L’objectif principal de cette thèse est ainsi de créer une typologie des sous-régimes de précipitations régionaux dans le bassin amazonien et de les mettre en relation avec le contexte océano-atmosphérique pouvant en partie les expliquer. Dans ce but, des données issues de 205 pluviomètres répartis sur 5 pays du Bassin Amazonien ont été sélectionnées et soumises à une série de tests statistiques et de reconstruction. Cette thèse utilise également des données de nébulosité (Outgoing Longwave Radiation), de flux d’humidité et de température de surface de l’océan ainsi que des données satellitaires (TRMM3B42 version 7) qui permettent de compléter les informations sur la variabilité spatiale des pluies.Au sein de chacune des sept régions amazoniennes déterminées dans ce travail, deux à quatre sous-régimes de précipitations ont été détectés. Parmi les vingt-six sous-régimes, vingt sont associés à des anomalies de circulation des flux d’humidité et de température de surface des océans. Les sous-régimes de pluies de la moitié nord et les Andes de l’ouest du bassin sont le plus liés à des anomalies océaniques. De plus, comme cela est régulièrement décrit, des déficits ou excédents correspondent souvent à des phases El Niño ou La Niña, mais cette thèse met également en évidence le rôle important de l’Atlantique, en particulier sud, sur le déplacement de la ZCIT et sur les flux d’humidité ; et elle souligne également le lien entre la temporalité des événements océaniques et celle des anomalies de pluies.Le produit TRMM 3B42 V7 permet d’aller plus loin dans l’analyse de la variabilité spatiale intra-régionale des pluies de la région Nord-est du bassin amazonien et de relativiser la cohérence spatiale des sous-régimes de précipitations de cette région
Precipitations are the main seasonal climate marker between the tropics and largely determine surface hydrolosy as well as many anthropogenic activities. The Amazon Basin is characterized by various regional rainfall patterns, whose spatial and temporal variability is high. Numerous studies have shown that this variability is related to large scale external forcing, such as sea surface temperatures. The analysis of precipitation in this region is generally related to trends or extreme of rainfall. However, the detection of similar years associated with regional sub-regimes and the analysis of their links with a specific ocean-atmosphere configuration has only been fewly addressed until now. The main objective of this thesis is to create a typology of regional precipitation sub-régimes in the Amazon Basin and to link them to ocean-atmosphere areas able to partly explain them. For that purpose data from 205 raingauges in 5 countries of the Amazon Basin were selected and submitted to a series of statistical tests and reconstruction. Outgoing longwave radiation, specific humidity, sea surface temperature, as well as satellite data (TRMM 3B42 version 7) were also used with the aim of improving the understanding of the spatial rainfall variability.Within each of the seven Amazon regions identified in this work, two to four precipitation sub-regimes were detected. Among the twenty six sub-regimes, twenty are associated with specific humidity and sea surface temperature anomalies. The precipitation sub-regimes of the northern half and the westernmost Andes of the Amazon Basin are most closely related to oceanic anomalies. Moreover, as previously described in the literature, reduction or surplus of rain often correspond to El Niño or La Niña phases, but this thesis also highlights the important role of the Atlantic, more specifically the southern part, on the move of the ITZC and on specific humidity. This work also stresses the link between the temporality of ocean events anomalies and rainfall anomalies.The TRMM 3B42 v7 product allows to enhance the analysis of the spatial variability of rainfall at the intra-regional scale of the North region of the Amazon Basin and to relativize the spatial coherence of its precipitation sub-regimes

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Pradier, Stéphanie. "Caractéristiques de l'écoulement et des précipitations observés durant MAP : une analyse par radar et simulation numérique." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30149.

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Pradier, Stephanie. "Caractéristiques de l'écoulement et des précipitations observés durant MAP: une analyse par radar et simulation numérique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00090330.

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Abstract:

Le massif Alpin est régulièrement soumis à l'automne à des systèmes dépressionnaires amenant un flux d'air méditerranéen chaud et humide sur son versant sud . De par la forme et la topographie du massif, ce phénomène peut conduire localement à des précipitations intenses souvent à l'origine d'inondations éclairs, dommageables pour l'homme. L'un des objectifs de l'expérience internationale MAP (Mesoscale Alpine Program) est l'étude des mécanismes dynamiques et microphysiques de ces précipitations, dans le but d'en améliorer la prévision. La campagne s'est déroulée durant l'automne 1999 et a donné lieu à 17 Périodes d'Observations Intensives (POI).
Les travaux de recherche effectués durant cette thèse sont basés sur l'analyse de plusieurs d'entre elles, ceci au moyen de données de radars Doppler sole et aéroportés, et du modèle numérique méso-échelle non-hydrostatique Méso-NH. Ces travaux visent à établir le scénario et les processus fondamentaux qui ont mené à leur occurrence. Différents types d'évènements pluvieux ont été étudiés : 2 cas de précipitations convectives, le premier à fort cumul de pluie dans la région du Lac Majeur (ouest des Alpes, POI 2B), et un autre sur la région du Frioul (est des Alpes, POI 5) ; puis des conditions pour lesquelles les précipitations se sont révélées plus modérées sur la région du Lac Majeur (POIs 4, 8, 9 et 15) permettant d'étudier un autre mécanisme lié au relief ou non : le processus de blocage.
Sur ces 6 cas d'étude, le facteur dominant responsable du cumul de pluie au sol est le facteur durée : la persistance des précipitations associée au ralentissement du système dépressionnaire au niveau des Alpes mène aux plus forts cumuls. Ceux-ci ont été enregistrés pour les POIs 2B et 8, soit des évènements convectif et stratiforme respectivement. Dans le cas de la POI 2B, c'est un système quasi-stationnaire d'altitude qui est responsable du ralentissement, alors que pour la POI 8 il s'agit de la nature stable du flux incident sur les flancs alpins, et par la suite de son blocage au niveau du relief. Les POIs 4 et 15, caractérisées également par la stabilité du flux d'alimentation des précipitations, illustrent des acs pour lesquels l'arrivée du front froid associé au système dépressionnaire, et par conséquent d'un flux post-frontal antagoniste au flux d'alimentation, est responsable du déplacement des cellules précipitantes. La POI5 est une situation caractérisant le passage rapide du front froid, et l'évolution d'une ligne de cellules convectives associée.
L'effet du relief a été mis en évidence, dans les épisodes pluvieux stratiforme et convectif. Dans tous les cas, ce dernier contribue à renforcer/déclencher les précipitations. Il est responsable de la déviation vers l'ouest des flux incidents stables. L'impact de l'orographie de petite échelle a également été démontré à l'aide de tests numériques, en particulier les irrégularités du relief de l'ordre du kilomètre ont joué un rôle important dans la progression du système précipitant de la POI 5.

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Mourre, Lise. "Précipitations dans les Andes tropicales : analyse spatio-temporelle, intercomparaison de forçages et impacts dans un modèle glacio-hydrologique. Cas du Rio Santa au Pérou." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU030/document.

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Abstract:

Le changement climatique global participe à la redistribution des ressources en eau à l’échelle de la planète. Les impacts sont particulièrement notables en région de montagne où les gradients de précipitations et de températures sont très importants. Dans les régions tropicales de hautes altitudes, au sein desquelles la variabilité spatiale des précipitations est forte, l’estimation de cette variable sur une large gamme d’échelles d’intérêt pour les climatologues, météorologues et hydrologues est un défi. La modélisation glacio-hydrologique a pour but de comprendre les processus observés actuellement pour avoir la capacité de donner des réponses sur les évolutions possibles des écoulements qui seront causés par un changement climatique et une évolution des activités anthropiques. L’enjeu d’une telle modélisation, en zone de montagne tropicale, est de reproduire non seulement l’évolution saisonnière du débit, mais aussi l’évolution annuelle et pluri-annuelle des zones englacées. Cependant, ce type d’étude reste limité par la régionalisation des variables météorologiques. Durant l’année hydrologique 2012/2013, trois types de produits de précipitations (mesures de terrain, données satellitaires, sorties de modèle climatique régional (MCR)) sont tout d’abord comparés sur le bassin versant du Rio Santa au Pérou, d’un superficie de 10 400 km², dont 3,3 % est englacée, puis l’impact de ces différentes variables de forçage sur les sorties d’un modèle glacio-hydrologiques semi-distribué est évalué.Le produit satellite est celui de TRMM3B42; les sorties du MCR sont celles de WRF, à trois résolutions imbriquées : 27, 9 et 3 km ; les données journalières de précipitations sont interpolées en utilisant un algorithme de krigeage avec dérive externe (KED), en appliquant l’altitude ou bien les cumuls annuels des sorties de WRF comme dérive externe. Les sorties de WRF surestiment fortement les cumuls annuels, comparées aux produits TRMM ou KED. La physique du modèle permet cependant d’avoir un produit qui restitue correctement les cycles temporels saisonnier et journalier des précipitations. Le produit satellitaire TRMM montre des erreurs dans la saisonnalité des précipitations au niveau des pixels englacés, et une surestimation des cumuls en saison sèche, et en fait un produit qui n’est pas représentatif des champs de précipitations en zone de montagne. Les produits de krigeage sont de bons interpolateurs des précipitations à une résolution de 3 km. L’utilisation de l’altitude comme dérive, entraîne une augmentation des précipitations jusqu’aux plus hauts sommets de la Cordillère Blanche ; l’utilisation des cumuls de WRF bénéficie de la prise en compte de la physique atmosphérique du modèle pour correctement représenter les précipitations orographiques. Malgré une forte surestimation des volumes précipités, la modélisation climatique fournit, pour des zones de topographie complexe peu échantillonnées, des informations essentielles sur la temporalité et la distribution spatiale des précipitations. Cependant, les mesures in situ restent essentielles pour estimer les précipitations en termes de quantités et développer des méthodes d’interpolation ou de correction des sorties de modèle atmosphérique.La modélisation glacio-hydrologique est réalisée avec l’outil DHSVM-GDM, incluant une représentation des zones englacées et de la dynamique glaciaire. La force de cet outil est de pouvoir évaluer l’ensemble des composantes du bilan en eau, à différents pas de temps. Cependant, il reste difficile de représenter correctement à la fois les zones glaciaires et les zones non englacés sur un bassin versant tel que celui du Rio Santa. L’utilisation de différentes variables de forçage montre qu’une étude approfondie sur la variable de précipitations est nécessaire en amont de tout modélisation glacio-hydrologique pour simuler les zones de hautes altitudes, impactant les résultats de la modélisation en terme de perte en volume glaciaire
Global climate change participates in the redistribution of water resources at the global scale. Impacts are particularly important in mountainous regions where precipitation and temperature gradients are important. In high altitude tropical regions, where precipitation spatial variability is significant, the estimation of precipitation over the broad range of scales of interest for climatologists, meteorologists and hydrologists is challenging. Glacio-hydrological modeling aims at understanding current processes in order to have the ability to give answer on possible evolutions of stream flow that will be caused by climatic changes and the development of anthropogenic activities. The issue of such modeling, in a tropical mountain area, is to reproduce not only the evolution of seasonal flow, but the annual and multi-annual evolution of glaciated areas. However, this type of study is limited by the regionalization of meteorological variables. During the hydrological year 2012/2013, three types of precipitation products (in situ data, satellite data, outputs from a regional climate model (RCM)) are first compared over the Rio Santa watershed in Peru, with an area of 10400 km² which 3.3 % is glaciated, then the impacts of those forcing variables on the outputs of a semi-distributed glacio-hydrological model are evaluated.The satellite product is TRMM 3B42 ; RCM outputs are obtained from WRF at three nested resolutions: 27, 9 and 3 km; daily in situ data are interpolated using a kriging with external drift (KED) algorithm, with the altitude or WRF annual amounts as the external drift. WRF outputs largely overestimate the annual totals, compared to TRMM or KED. However, the physics of the model allows to accurately reproduce the seasonal and daily time cycles of precipitation. TRMM performs poorly over ice covered surfaces and overestimate monthly value during the dry season, making it non representative of precipitation patterns in mountainous areas. Kriging products are good interpolators of precipitation at 3 km resolution. Using altitude as the external drift results in an increase of precipitation to the highest peaks of the Cordillera Blanca; using annual totals of WRF benefits from the atmospheric physic of the model to correctly represent orographic precipitation. Despite a strong overestimation of precipitation quantities, climate modeling provides, for sub-sampled complex topographic area, essential information on the temporal and spatial distribution of precipitation. However, in situ measurements remain essential to estimate precipitation in terms of quantities, and develop interpolation or correction methods of atmospheric model outputs.Glacio-hydrological modeling is performed with the DHSVM-GDM model, including the simulation of glaciated areas and of the glacier dynamic. The strength of such model is to assess the overall element of the water balance, at different time steps. However, it remains difficult to properly represent both the glaciated and non-glaciated areas on a watershed such as the Rio Santa. Using various forcing variables show that a comprehensive study on precipitation is needed before any glacio-hydrological modeling to simulate high altitudes area, impacting the modeling results in terms of ice volume loss

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Kouame, Kouakou. "Analyse du champ pluviométrique et de son évolution en Afrique occidentale humide et subhumide." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10174.

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Kabeche, Ahmed. "Analyse stéréo radar pour la correction de la réflectivité et la restitution d'une cellule précipitante : théorie et application à des données réelles." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112127.

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Abstract:

Testud et Amayenc (T&A 89) ont introduit une méthode pour la restitution de l'atténuation fondée sur la mesure de réflectivité sous deux angles de visées différents en utilisant la même longueur d'onde atténuée. Ce concept stéréo radar repose sur l'atténuation différentielle pour les deux visées T&A 89 ont montre la faisabilité d'une telle méthode dans le cadre de simulations. L'objectif du travail présenté ici qui consistait à valider le concept stéréo radar sur des données réelles. Pour cela, nous avons reformulé l'analyse stéréo radar pour qu'elle soit applicable à ces données réelles obtenues lors d'expériences scientifiques. Dans ce cadre, nous proposons deux méthodes multi paramètres de restitution de l'atténuation et de la réflectivité réelle: La première que l'on a appelé méthode K, dérivée de la formulation initiale proposée par T&A 89, donne un estimateur de l'atténuation K à partir de dérivées secondes des champs de réflectivité apparentes avant et arrière. Cette méthode permet de remonter dans une seconde étape à l'estimation de Z corrigée de l'atténuation. La méthode K présente néanmoins des inconvénients, parmi lesquels: une formulation pour chaque configuration radar et l'instabilité numérique. La seconde méthode que nous proposons est fondée sur l'estimation de la réflectivité corrigée de l'atténuation à partir des dérivées premières des réflectivités apparentes. Ce qui permet d'analyser la stabilité de la méthode. En plus, la formulation ne dépend pas de la configuration radar utilisée

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Féral, Laurent. "Analyse et modélisation des champs de précipitation pour l'optimisation des liaisons micro-ondes terre/espace." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30167.

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Gaudart, Jean. "Analyse spatio-temporelle et modélisation des épidémies : application au paludisme à P. falciparum." Aix-Marseille 2, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX20692.

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Abstract:

Introduction : l'étude de la distribution spatiotemporelle du paludisme permet l'élaboration de carte de risque. A l'instar de Ross, nous proposons une approche statistique et une modélisation déterministe. Analyse spatiale et spatiotemporelle : parmi les méthodes décrivant l'hétérogénéité spatiale, nous développons une méthode par arbre de régression oblique (SpODT) découpant la région en zones de risques différents. Cinq méthodes générales de détection de clusters sont comparées et appliquées à la description du risque à Bancoumana, Mali. La recherche de clusters spatiotemporels met en évidence les variations saisonnières et spatiales du risque palustre. Modélisation déterministe : nous proposons un modèle adapté à Bancoumana tenant compte de la pluviométrie simulée par 4 méthodes (distribution empirique, chaîne de Markov cachées, nonlinéaire, nonparamétrique). Un modèle de réaction-diffusion modélise la progression des anophèles à partir de leurs gîtes et l'évolution spatiotemporelle du risque.

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Lee, Jisun. "Multifractal Analysis on the Rainfall Rate in Typhoon Cases in 2012, Korea." Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC1007.

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Abstract:

L'approche multifractale a été utilisée pour analyser le taux de précipitations de trois typhons (Khanun, Bolaven et Sanba) qui ont frappé la Corée du Sud en passant par l'île de Jeju vers la péninsule coréenne en 2012. Les données sur le taux de précipitations sont obtenues à partir d'un radar en bande S exploité par la Corée Administration météorologique (KMA) et la simulation de modèle CReSS. L'analyse multifractale a été réalisée à l'aide de l'analyse Trace Moment (Schertzer et Lovejoy, 1987) et de l'analyse Double Trace Moment (Lavallée et al., 1992) pour quantifier l'intermittence moyenne à l'aide de sa co-dimension fractale C1 et de sa multifractalité. index α, qui mesure la rapidité avec laquelle évolue l'intermittence pour l'ordre statistique supérieur avec une grande quantité de données spatio-temporelles. Premièrement, avec les données radar, l’analyse spectrale a été réalisée pour vérifier la prudence du champ. Dans le cas des typhons Khanun, Bolaven et Sanba, les valeurs moyennes de l’exposant d’échelle β pour l’analyse spectrale sont respectivement de 1,92 (Khanun), 1,710 (Bolaven) et 2,233 (Sanba), toutes ii hauteurs des domaines de 256 km. × 256 km. Alors que 2.515 (Khanun), 2.553 hauteurs des domaines de 256 km. × 256 km. Alors que 2.515 (Khanun), 2.553 (Bolaven) et 2.513 (Sanba) dans la taille du domaine 64 km × 64 km. Tous les champs de différentes tailles de domaines à différentes altitudes étaient conservateurs. En analyse TM et DTM, avec l'ordre des moments q et (q, η), il est montré que K (q) et K (q, η) satisfont à la forme universelle présentant les paramètres de messagerie unifiée α et C_1. Chaque paramètre indique le degré de multifractalité du processus (α) et la codimension de la singularité moyenne du champ (C_1). Dans tous les cas, les champs pluviométriques étaient constants en basse altitude (1, 2 km), alors que les fluctuations étaient plus marquées en haute altitude. Pour vérifier le résultat de l'observation radar, nous avons également utilisé le taux de précipitation obtenu par simulation du modèle CReSS. En conséquence des paramètres de messagerie unifiée de tous les cas du modèle CReSS, uniquement dans le cas de Khanun, α est inférieur à 1 dans les deux domaines. D'autre part, α est supérieur à 1 avec Bolaven et Sanba dans les deux domaines. Avec le résultat, il est montré qu'il existe une dépendance de α] avec l'altitude qui montre la déduction de la configuration du champ de précipitations dans chaque altitude avec les paramètres UM. Cela permet de voir l'évolution du champ de précipitations. Lorsque le typhon a traversé l’île de Jeju, où se trouve le mont Halla, il a commencé à diminuer les cyclones, libérant ainsi son humidité sous forme de pluie torrentielle sur l’île. Étant donné que le stade de tous les typhons était en phase d'affaiblissement ou de dissipation, les paramètres UM montrent que le cisaillement du vent a incliné le vortex pour obtenir les différentes configurations des champs de précipitations à chaque altitude
The main goal of this thesis is develop a new multifractal nowcasting approach based on radar data, particularly for extreme events. Whereas the previous attempts where based on scalar cascades focused on the rain rate, this thesis will take into account the vector velocity field (and its multifractal variability, e.g. of its horizontal divergence), as well the terrain complexity and the consequent orographic effects. It will take hold on recent development of multivariate multifractal techniques (Schertzer and Tchiguirinskaia, 2015) that makes theoretically possible to represent together the advecting velocity field and the advected scalar field. However, there are still large uncertainties on the choice of the adequate class of models and their parameters, comparison with mesoscale models will be therefore quite helpful. The first stage of this thesis will be devoted to drastically reduce these uncertainties with the help of empirical data analyses, as well as possible theoretical insights (e.g. connectivity properties) and comparison with mesoscale models (e.g. selected key mechanism). The second stage will be devoted to develop and test a concrete nowcasting procedure based on these findings and attempting to use at best the radar data (including their Doppler information) and numerical weather prediction products

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Derouiche, Sabrine. "Impact du changement climatique dans les modèles numériques à l'échelle régionale." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASJ025.

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Abstract:

La région méditerranéenne est considérée une des zones les plus vulnérables au changement climatique.Plusieurs études élaborées sur l'évolution temporelle de différents paramètres météorologiques ont trouvé une variabilité climatiques significative à la fin du XXe siècle.En plus, d'après les modèles de projection climatique, il est attendu que les changements climatiques s'intensifient sur toute la région vers la fin du XXIe siècle.Par conséquence,leurs impacts deviennent de plus en plus dangereux et couteux. La pluie est considérée comme la signature la plus sensible du climat pour l'Homme.Ainsi,son analyse et la caractérisation des régime pluviométriques dans la région permet d'appréhender son évolution future. Cette recherche s'appuie surtout sur une base de données journalières des observations sur 70 stations pluviométriques sur une période de 50 ans (1960-2009) et sur une échelle régionale concernant le nord de la Tunisie. D'autre part, les pluies journalières calculées par des modèles de réanalyse ERA-Interim sont également considérées. Ces données ont l'avantage d'être complètes dans le temps et dans l'espace. Elles peuvent jouer un rôle important dans la compréhension de la variabilité climatique d'où il est primordial d'évaluer leur qualité par rapport aux observations. Le traitement des données pluviométriques est également inédit puisqu'il s'agit d'analyser la variabilité spatiale et temporelle à l'échelle de structures pluvieuses organisées en événements pluvieux. Bien que les précipitations, en Tunisie, ont été analysées par plusieurs hydrologues et géographes à différentes échelles allant de quelques minutes à des années, le découpage en épisodes pluvieux et épisodes secs proposé dans ce travail est original.Cette approche vise à prendre en considération le caractère intermittent de la pluie, qui est une des propriétés fondamentales des précipitations.L'agrégation des jours de pluie a conduit à envisager six descripteurs des événements pluvieux pour chaque station sur une période de 50 ans.L'espace multidimensionnel ainsi créé est analysé en première partie par une méthode factorielle classique (l'analyse en composantes principales ACP). Puis par la méthode de classification non-linéaire SOM (Self-Organizing Map) associée à une classification hiérarchique ascendante (CHA). Les deux approches ont permis de comprendre les structures des données et d'en définir une typologie. L'ACP a conduit à résumer les descripteurs de pluie adoptés en trois composantes principales : La première représente un indicateur de quantité de pluie, la seconde l'intermittence des pluies et la troisième est un indicateur de structure. L'interprétation spatiale a divisé la zone d'étude en trois régions d'orientation NE-SO, avec une opposition entre la façade Nord-Ouest et son arrière-pays et la façade Sud-Est et son arrière-pays avec une zone intermédiaire située entre ces deux régions. Par ailleurs, la thèse investigue les corrélations entre les composantes principales et des indices climatiques dérivant les modes de variabilité climatiques. Des corrélations significatives ont été mises en évidence pour les indices Oscillation nord Atlantique et Oscillation Arctique. Aussi, des liens entre les anomalies de pression à la surface de la mer et les composantes principales ont été montré par des une analyse composite. Les méthodes combinées (SOM et CHA) sont appliquées aux descripteurs de pluie associés au réseau de mesure et met en évidence 4 classes ayant des typologies différentes pour les structures d'épisodes pluvieux. Leur variabilité spatiale et temporelle a ensuite été analysée. Ces classes sont utilisées comme une référence pour l'analyse des données estimées par le modèle de réanalyse. La comparaison avec les observations a montré que les distributions statistiques n'ont pas la même asymétrie.Par contre, le modèle montre une bonne cohérence des structures temporelle des classes de pluie avec les observations à une échelle régionale
The Mediterranean region is considered one of the most vulnerable areas to climate change because of its socio-cultural wealth and its biodiversity. Several studies about the evolution of different parameters found a significant climate variability at the end of the 20th century. Moreover,according to climate projection models, an intensification of this climate change is expected, over the region, to the end of the 21th century.Consequently, their impacts become more dangerous and expensive. Rain is considered to be the most sensitive signature of climate for humans. Thus, its analysis and the characterization of rainfall regimes over the region allow to apprehend its future evolution. This study is mainly based on daily rainfall observations collected from 70 rain gauge stations over 50-year period (1960-2009) on a regional scale covering all of northern Tunisia. On the other hand, daily precipitations produced by ERA-Interim reanalysis model, equally at regional scale, are also considered in this study. These estimated data have the advantage of being complete over the time and the space. They can have an important role in understanding the climate variability, hence it is essential to assess their quality in relation to observations. The rainfall data processing is novel. Indeed, the analysis of spatial and temporal variability analysis was carried out on the rain event scale. Although rainfall in Tunisia has been analysed by several hydrologists and geographers at different scales ranging from a few minutes to years, the division into rainy episodes and dry episodes proposed in this analysis is original. This approach aims to take into account the intermittent nature of the rain which is one of the fundamental properties of the precipitations. The aggregation of rainy days led to consider six descriptors of rainy events for each measurement point over a period of 50 years. The multidimensional space, thus, created was analysed in the first part by a classic factorial method PCA (Principal Component Analysis), then by the non-linear classification method SOM (Self-Organizing Map) combined with Hierarchical agglomerative clustering (HAC). The two approaches allowed to understand the rainfall data structures and to define a typology. The principal component analysis summarized the six rainfall descriptors adopted into three main components: the first one is an indicator of the rainfall quantity, the second one represents the intermittent character of rain over the season and the third one is a structure indicator. The spatial interpretation divided the study area into three regions of NE-SW orientation, with an opposition between the North-West facade and its hinterland and the South-East facade and its hinterland with an intermediate zone located between these two regions. Moreover, the thesis investigated the correlations between the principal components of PCAs and climate patterns indices. Significant correlations were found for the North Atlantic Oscillation and Arctic Oscillation indices. In addition, relationships between sea surface pressure anomalies and principal components were shown by a composite analysis. The combined methods (SOM and HAC) were applied to rainfall descriptors produced by the rain gauge stations network and highlighted 4 classes with different typologies of wet spells structure. Their spatial and temporal variability was, then, analysed. These classes were used as a reference for the analysis of the reanalysis data.The univariate and multivariate analysis of the model data and the comparison with the observations showed that the number of rainy days and the duration of the events are significantly overestimated in the reanalyses. Moreover, the statistical distributions didn't have the same asymmetry. On the other hand, the model showed a good coherence of the temporal structures of the rainfall classes with the observations on a regional scale

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Biaou, Angelbert. "De la méso-échelle à la micro-échelle : désagrégation spatio-temporelle multifractale des précipitations." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001573.

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Abstract:

Le passage de la méso-échelle, échelle des modèles de circulation générale GCM, de l'anglais "General Circulation Models", à la micro-échelle (échelle hydrologique), pour les précipitations, est un exercice assez complexe. Les champs de précipitations comme la plupart des champs géophysiques turbulents obéissent au concept d'invariance d'échelle, qui est une caractéristique principale des champs multifractals. Par ailleurs, il a été prouvé que le transfert d'énergie des grosses structures aux plus petites structures au sein d'un phénomène géophysique turbulent s'effectue de façon multiplicative (Kolmogorov, 1962; Mandelbrot, 1974 ...): un facteur aléatoire déterminant la fraction de flux transmis d'un gros tourbillon à un plus petit. Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet EDF "Prévisions saisonnières et Hydraulicité" dans la gestion de son parc hydroélectrique et a pour objectif la construction d'un modèle de désagrégation basé sur le principe d'invariance d'échelle des champs de précipitation, donc utilisant les propriétés des champs géophysiques mentionnées ci-dessus. Dans un premier temps, nous conduisons une analyse multifractale (Schertzer et Lovejoy , 1991) sur des séries pluviométriques de la France (243 séries pluviométriques au pas de temps de six minutes, constituées sur une dizaine d'années distribuées sur la France métropolitaine), ce qui nous permet de déduire les paramètres multifractals, dans le temps, dans l'espace ou dans le cas spatio-temporel. La seconde étape consiste à construire des cascades multifractales, à partir des valeurs saisonnières de pluies avec les paramètres déterminés dans la première étape. Le principe de cette deuxième partie consiste, à partir d'une prévision mensuelle sur des mailles de dimensions 243km×243km×32jours (correspondant à une anisotropie espace-temps de l'ordre de H=2/3 :x=y=t (3/2) ) voisines de celles des modèles de circulation générale (dimensions de l'ordre de 250km×250km×30jours) et à conduire la cascade multifractale, avec les paramètres multifractals préalablement déterminés, pour atteindre des valeurs de prévision sur des mailles de l'ordre de 1km×1km×1j. Les résultats obtenus devront faire l'objet d'un conditionnement orographique avant d'être comparés avec les valeurs réelles obtenues.

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Yessad, Karim. "Effets de résolution dans le modèle PERIDOT : analyse diagnostique par divergences de flux." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30120.

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Abstract:

Les hauteurs de precipitations prevues par le modele a domaine limite peridot anciennement operationnel a meteo-france dependent trop de la taille de maille. Pour etudier ce probleme on a developpe des diagnostics de divergences de flux, pour evaluer la contribution des petites et moyennes echelles a l'evolution temporelle d'une moyenne de grande echelle de l'humidite specifique et de l'entropie. Cette contribution depend elle-meme de la taille de maille. La premiere raison semble venir de la dynamique de moyenne echelle: sa contribution diminue lorsqu'on utilise le meme domaine de prevision pour toutes tailles de maille. Le resultat le plus important est ici une contribution du forcage par les conditions aux limites laterales externes: le forcage de l'humidite specifique genere un desequilibre entre le champ d'humidite et les autres champs a toutes echeances. La consequence est un phenomene de type spin-up appele ici spin-up permanent, caracterise par des valeurs irrealistes et fortement dependantes de la resolution dans les champs de convection et de diffusion verticale. Il se produit essentiellement au-dessus de mers chaudes et pres des bords, ne se propage pas vers le centre du domaine et peut-etre generalement supprime quand on utilise des conditions aux limites laterales ouvertes pour l'humidite. La part restante de la dependance de taille de maille est principalement liee aux parametrisations des precipitations convectives et stratiformes. L'utilisation d'un schema unifie decrivant les deux types de precipitations la reduit dans une situation convective idealisee mais n'apporte aucune amelioration dans une situation reelle ou coexistent les deux types de precipitations. On a acheve ce travail par une etude de transportabilite des diagnostics sur les modeles spectraux arpege et aladin, et par quelques experiences de sensibilite des precipitations a la resolution dans le modele arpege maintenant operationnel a meteo-france

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Chapon, Benoît. "Etude des pluies intenses dans la région Cévennes-Vivarais à l'aide du radar météorologique : régionalisation des traitements radar et analyse granulométrique des pluies au sol." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10236.

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Abstract:

Dans ce travail nous avons étudié l'influence de la prise en compte de deux types de pluie que sont les zones convectives et les zones stratiformes possédant une zone de mélange eau/glace marquée. Pour cela nous avons développé une méthodologie de détection automatique de ces pluies sur les images radar volumiques provenant des mesures du réseau ARAMIS de Météo-France. Partant des algorithmes de Steiner et al. (1995) et Sanchez-Diezma et al. (2000), nous avons proposé une procédure de couplage de l'identification des types de pluie et de leur structure verticale (profil vertical de réflectivité) afin d'améliorer les détections de ces types de pluie aux grandes distances ( > 60km). Parallèlement à cela nous avons mis en place pendant l'automne 2004 une expérimentation de mesure de la distribution des tailles de gouttes sur le site de l'école des mines d'Alès à l'aide d'un disdromètre optique PARSIVEL. Les données collectées nous ont permis de commencer à documenter la granulométrie des pluies cévenoles, en vue du paramétrage des relations de conversion des réflectivités radar (Z en mm6. M-3) en intensité de pluie (R en mm. H-1). Nous avons d'abord mis en œuvre et évalué différentes procédures de calage des relations Z-R à l'aide d'un test d'auto-consistance s'appuyant sur les seules données granulométriques. Nous avons ensuite analysé la variabilité inter- et intra événementielle de la pluie. Enfin, nous avons établi des relations Z-R conditionnées par le type de pluie identifié à l'aide des données radar volumiques
We have studied in the present thesis the development of an automated rainfall typing procedure into convective and stratiform regions based on the use of 3D weather radar data. First, we have shown the strong influence of the radar sampling properties for two algorithms already proposed in the literature by Steiner et al. (1995) and Sanchez-Diezma et al. (2000) for the detection of convective and stratiform precipitation, respectively. This problem was partially overcome by a decision tree and a coupling of the rain typing and the vertical profile of reflectivity (VPR) identification. The final algorithm is shown to significantly improve the raintyping at long ranges (e. G. , greater than 60 km). On the other hand, we have conducted an experiment in Alès during the autumn 2004 to document the Cévennes drop size distributions (DSD) at ground level by using an optical disdrometer. We have first implemented various methods to establish the reflectivity - rain rate relationship (Z-R relationship). Their respective merits were assessed through a self-consistency procedure based on DSD data alone. Then we have studied the seasonal, inter-storm and inner-storm variability of the Z-R relationship and shown the major influence of the inner-storm variability. Finally, we have performed a preliminary study of the link between the 3D radar data and the ground-based DSD data through a comparison of DSD-based and radar-based rain typing

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Guilbaud, Sophie. "Prévision quantitative des précipitations journalières par une méthode statistico-dynamique de recherche d'analogues : application à des bassins du pourtour méditerranéen." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0134.

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Abstract:

La methode utilisee est une methode statistique, reliant les pluies a la circulation atmospherique issue d'un modele meteorologique. Elle est basee sur une technique de recherche d'analogue : des situations meteorologiques similaires a la situation du jour sont extraites d'un fichier historique, contenant les champs de geopotentiels 1000 et 700 mb a 0h, condenses par analyse en composantes principales. Puis, la prevision des precipitations pour 24h est effectuee a partir des precipitations observees lors des journees analogues. Cette methode a ete elaboree par le service ressources en eau d'edf dans les annees 70 sur des bassins montagneux francais, pour assurer la securite de ses installations en cas de crue. Cette etude a permis d'ameliorer les performances de la methode en reconsiderant les predicteurs et la selection des analogues qui etait faite avec une distance euclidienne sur les 6 premieres composantes principales (cp) du champ 700 mb. Tout d'abord, on a vu qu'il fallait utiliser les cp des 2 champs (700 et 1000 mb) a 0 et 24h, et pas seulement les 6 premieres. Ainsi une nouvelle distance, elaboree bassin par bassin, a apporte une nette amelioration. Puis, un autre critere, le score de teweles-wobus, specialement construit pour des champs en points de grille, a ete utilise pour selectionner les analogues, ce qui a donne des resultats superieurs a ceux obtenus avec la distance euclidienne. Ensuite, sur divers predicteurs synoptiques testes, seule l'utilisation de l'humidite en basses couches s'est revelee prometteuse. Quant a l'utilisation d'information locale, en deuxieme niveau de selection, elle est interessante pour des bassins situes dans un rayon d'influence d'environ 200 km. Enfin, une validation des meilleurs essais sur les 3 derniers automnes a confirme les resultats obtenus en calage. Pour terminer, le modele ameliore a ete teste sur des bassins espagnols et italiens a risque.

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Sicard, Pierre Louis. "Caractérisation des retombées atmosphériques en France en zone rurale sous forme de précipitations, gaz et aérosols. Analyse des tendances spatio-temporelles et des séries chronologiques." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00169222.

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Abstract:

Les travaux présentés portent sur les retombées atmosphériques en zone rurale et s'inscrivent dans le cadre du programme français de Mesure des Retombées Atmosphériques (MERA). Les polluants mesurés dans les stations du dispositif sont en rapport avec les problèmes des pluies acides et de la pollution photochimique. Deux tests statistiques pour détecter et estimer les tendances au sein de séries chronologiques ont été utilisés. La procédure est basée sur le test non paramétrique de Mann-Kendall pour déterminer la tendance et sur la méthode de Sen pour en estimer la magnitude. Ces tests ont été appliqués aux 5.000.000 de données MERA, annuelles, saisonnières et mensuelles sur la période 1990-2003, puis, aux émissions nationales et européennes des principaux polluants précurseurs. L'acidité moyenne des pluies, après avoir baissée au début des années 90, augmente légèrement depuis 1996 alors que les émissions de composés acidifiants diminuent. Cette observation semble être corrélée à la diminution en cations basiques, NH4+ et aux aérosols acides. Les concentrations en composés soufrés (gaz et aérosols) ont fortement diminué depuis le début des années 90 associées aux fortes réductions d'émission. Pour l'O3, une augmentation des teneurs est observée entre 1995 et 2003, associée à une diminution des émissions de précurseurs. Plusieurs facteurs peuvent expliquer cette augmentation : les changements des émissions de précurseurs, les échanges strato-troposphériques, le transport intercontinental, les changements climatiques, le rapport COV/NOx, les émissions des composés bio-géogéniques. Prochainement, des prévisions subjectives par extrapolations linéaires pourront être effectuées avec un intervalle de confiance à 99%.

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Sicard, Pierre. "Caractérisation des retombées atmosphériques en France en zone rurale sous forme de précipitations, gaz et aérosols : analyse des tendances spatio-temporelles et des séries chronologiques." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2006/50376-2006-Sicard.pdf.

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Abstract:

Les travaux présentés portent sur les retombées atmosphériques en zone rurale et s' inscrivent dans le cadre du programme français de Mesure des Retombées Atmosphériques (MERA). Les polluants mesurés dans les stations du dispositif sont en rapport avec les problèmes des pluies acides et de la pollution photochimique. Deux tests statistiques pour détecter et estimer les tendances au sein de séries chronologiques ont été utilisés. La procédure est basée sur le test non paramétrique de Mann-Kendall pour déterminer la tendance et sur la méthode de Sen pour en estimer la magnitude. Ces tests ont été appliqués aux 5. 000. 000 de données MERA, annuelles, saisonnières et mensuelles sur la période 1990-2003, puis, aux émissions nationales et européennes des principaux polluants précurseurs. Prochamement des prévisions subjectives par extrapolations linéaires pourront être effectuées. L'acidité moyenne des pluies, après avoir baissée au début des années 90, augmente légèrement depuis 1996 alors que les émissions de composés acidifiants diminuent. Cette observation semble être corrélée à la diminution en cations basiques, NH4+ et aux aérosols acides. Les concentrations en composés soufrés (gaz et aérosols) ont fortement diminué depuis le début des années 90 associées aux fortes réductions d'émission. Pour l'O3, une augmentation des teneurs est observée entre 1995 et 2003, associée à une diminution des émissions de précurseurs. Plusieurs facteurs peuvent expliquer cette augmentation. Les changements des émissions de précurseurs, les échanges strato-troposphériques, le transport intercontinental, les changements climatiques, le rapport COV/NOx, les émissions des composés bio-géogéniques.

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Plaisance, Hervé. "Étude de la composition chimique des précipitations en France à partir du réseau de MEsures des Retombées Atmosphériques MERA." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD939.

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Abstract:

Le phenomene des precipitations acides constitue une des manifestations les plus marquantes du transport a longue distance de polluants engendres par les activites humaines. L'etude de la composition chimique des precipitations en france, menee dans cette these, s'inscrit dans le cadre du programme de mesures des retombees atmospheriques (mera), qui rassemble les donnees de treize stations rurales equipees chacune d'un collecteur de type wet-only. Deux axes de recherche ont ete abordes conjointement dans cette etude. Le premier a ete consacre a l'amelioration des procedures de collecte, d'analyses et de validation, utilisees pour le traitement des echantillons du reseau mera. L'etude comparative des performances de differents detecteurs de precipitation a clairement montre que l'appareil de type pyramidal etait mieux adapte a l'echantillonnage des depots humides que celui utilise classiquement sur le collecteur mera. Nos travaux ont aussi abouti a l'elaboration et a l'application d'une procedure de validation des donnees specifiquement adaptee aux eaux de precipitation du reseau mera et basee sur des bornes de rejet evoluant avec la salinite. Le deuxieme axe de recherche concernait l'etude des relations source-recepteur pour les especes presentes dans les precipitations, a partir des donnees chimiques et meteorologiques correspondant aux quatre premieres annees de fonctionnement du reseau mera (de 1990 a 1993). Utilisant differentes methodes statistiques multivariees (classification hierarchique et analyse factorielle), ainsi qu'un modele recepteur oriente de type pscf (potential source contribution function), ce programme d'exploitation des donnees a permis de mettre en evidence des liens qualitatifs (identification et localisation des sources influentes) et quantitatifs (analyse saisonniere et bilan quantifie des apports chimiques par secteur d'origine) unissant les sources d'emissions et les sites recepteurs. Les resultats obtenus, ainsi que la methodologie adoptee pour l'exploitation de ces donnees, peuvent servir de base a l'elaboration d'une strategie efficace de lutte contre les depots acides en zones rurales

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Creutin, Jean-Dominique. "Validation et étalonnage d'images de télédétection à l'aide de mesures ponctuelles selon une approche géostatique : application à la mesure des précipitations et de l'insolation." Phd thesis, Grenoble INPG, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00686393.

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Abstract:

Comment utiliser de manière quantitative l'information fournie par un dispositif de télédétection météorologique afin d'améliorer la mesure conventionnelle donnée par les réseaux de stations au sol ? Pour répondre à cette question, importante d'un point de vue pratique, ce mémoire propose une approche géostatistique permettant, d'une part, de vérifier la qualité des mesures obtenues par chaque dispositif, et d'autre part de combiner les mesures sol aux images de télédétection. Des exemples d'application concernant la mesure des précipitations et de l'insolation sont analysés afin d'illustrer la méthodologie proposée en la comparant à des approches plus traditionnelles. La définition d'un protocole de validation s'appuie sur des rappels de géostatistique classique (Chapitre 1). Ce protocole fixe des valeurs de référence permettant de vérifier les résultats obtenus par un dispositif de mesure d'après différents critères statistiques d'erreur (Chapitre Il). Le système de cokrigeage est décrit en terme de méthode d'étalonnage capable de combiner des mesures ponctuelles et de télédétection (Chapitre IV). Différentes simplifications de cette méthode sont détaillées et rapprochées des méthodes classiques d'étalonnage (Chapitre VII). Les données utilisées pour mettre en oeuvre ces méthodes de validation et d'étalonnage (Chapitres III, V et VII) sont des mesures de précipitations en région tempérée (radar et pluviomètres dans le Bassin Parisien) ou semi-aride (satellites et pluviomètres en Arabie) et des mesures d'insolation en région tempérée (satellite et héliographes en France).

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De, Montera Louis. "Etude de la variabilité micro-échelle des précipitations : Application à la propagation des ondes millimétriques en SATCOM." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00384050.

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Abstract:

Aux fréquences de la bande EHF (20-50 GHz), les gaz, les nuages et surtout la pluie provoquent un affaiblissement du signal entre les stations de télécommunication terrestres et les satellites. Les séries temporelles d'affaiblissement présentent des caractéristiques particulières, tel que des périodes de grande variabilité (hétéroscédasticité) et des queues de distributions épaisses. Leur comportement statistique est similaire à certains cours de bourse ou taux de change, ce qui suggère que des modèles de prédiction originellement développés pour des applications financières pourraient être appropriés. L'analyse statistique des séries temporelles d'affaiblissement conduit à un modèle non-linéaire de type ARIMA-GARCH. Ce modèle permet d'obtenir de meilleures performances de prédiction que les modèles existants, notamment grâce à l'estimation de la variance conditionnelle de l'erreur de prédiction.
Afin de prédire l'affaiblissement sur la liaison montante à partir de celui sur la liaison descendante qui opère à une fréquence différente, un modèle de similitude en fréquence a été ajouté au modèle de prédiction. La séparation des effets (gaz, nuage, pluie) est réalisée par un réseau de neurones, puis chaque composante est transposée à la fréquence voulue grâce à des coefficients de similitude spécifiques. L'incertitude sur ces coefficients de similitude implique une gestion combinée des erreurs de prédiction et des erreurs dues à la similitude.
Le modèle de prédiction avec similitude en fréquence a été développé avec des mesures de l'affaiblissement des balises 20/30 GHz du satellite OLYMPUS et est ensuite testé avec des données récentes de l'expérience SYRACUSE3 20/44 GHz. Les premiers résultats de cette expérience concernant les statistiques à long terme de l'affaiblissement sont ensuite présentés et comparés aux modèles standard de l'ITU.
Afin de mieux comprendre le lien entre l'affaiblissement et ses causes physiques, une approche basée sur les propriétés multifractales de la pluie est ensuite présentée. En effet, l'analogie entre la pluie et la finance peut être étendue, car ces deux phénomènes sont liés à des processus turbulents et possèdent des propriétés d'invariance d'échelle intéressantes. Malheureusement, l'analyse multifractale directe des séries temporelles d'affaiblissement ne donne pas de résultats satisfaisants. L'analyse multifractale est donc appliquée dans un premier temps à des séries temporelles de taux de pluie. Une évaluation de l'effet de l'intermittence pluie-non pluie sur l'analyse multifractale montre qu'elle provoque une cassure des relations d'invariance d'échelle et peut biaiser considérablement l'estimation des paramètres. L'analyse multifractale est alors réalisée évènement par évènement, c'est-à-dire avec des séries temporelles ininterrompues. Les résultats montrent que la pluie peut être modélisée par un FIF (Fractionally Integrated Flux) auquel on applique un seuil afin de reproduire l'intermittence pluie-non pluie.
La modélisation multifractale de la pluie est ensuite utilisée afin de simuler une liaison Terre-Satellite et de générer des séries synthétiques d'affaiblissement par la pluie. L'analyse de ces séries simulées permet de mieux comprendre pourquoi l'affaiblissement est difficile à modéliser. En particulier, bien que le champ pluie soit multifractal, les séries temporelles d'affaiblissement ne présentent pas de propriétés d'invariance d'échelle stables et peuvent même présenter un redressement du spectre de puissance aux hautes fréquences. Ces résultats montrent que le redressement du spectre observé empiriquement n'est pas dû uniquement au bruit de scintillation.

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Verrier, Sébastien. "Modélisation de la variabilité spatiale et temporelle des précipitations à la sub-mésoéchelle par une approche multifractale." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734327.

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Abstract:

Les précipitations sont caractérisées par une variabilité extrême sur une large gamme d'échelles spatiales et temporelles. Elles résultent de phénomènes non linéaires qui produisent des extrêmes violents et localisés difficiles à représenter dans les modèles météorologiques. Il est alors souhaitable de pouvoir disposer de représentations stochastiques susceptibles de reproduire les propriétés statistiques des précipitations aux différentes échelles. Une famille de candidats possibles est constituée par les cascades multifractales, initialement introduites en mécanique statistique de la turbulence. Dans ce travail, nous considérons le modèle des " multifractales universelles " (Schertzer & Lovejoy, 1987), qui permet de caractériser les propriétés statistiques d'un champ d'un point de vue multi-échelle au moyen de trois paramètres fondamentaux (" universels "). Nous avons appliqué des outils d'analyse multifractale à des jeux de données de précipitations représentatifs de la variabilité à la sub-mésoéchelle, notamment à des cartes radar de pluie et à des séries chronologiques à très haute résolution temporelle. Cette étude a permis d'identifier les gammes d' " invariance d'échelle " dans lesquelles des symétries multifractales prédominent, et d'estimer les trois paramètres universels. Nous montrons aussi que l'application des algorithmes d'analyse à l'intérieur des événements de pluie fournit des résultats sensiblement différents de ceux généralement publiés. On a pu démontrer, par des calculs théoriques et au moyen de simulations, que les algorithmes classiques d'analyse multifractale sont très sensibles à la proportion de zéros dans les champs, ce qui est évidemment problématique pour la pluie. Une méthode d'analyse pondérée par le support d'occurrence de pluie des données a été proposée pour corriger les biais. Les valeurs des paramètres universels corrigés semblent indiquer que la pluie et les scalaires passifs présentent certaines symétries d'échelles communes aux échelles suffisamment grandes pour que l'advection turbulente domine les effets inertiels. Enfin, on montre que l'existence de propriétés multifractales présente un grand intérêt au niveau des applications. Notamment, un algorithme de downscaling multifractal universel a été défini. Cet algorithme exploite les symétries caractérisées par les paramètres universels pour générer une variabilité statistiquement réaliste à des échelles plus fines qu'une échelle d'observation donnée. Potentiellement, cet algorithme pourrait être utilisé pour générer des séries de précipitations de résolution horaire à partir de données journalières, ou pour augmenter la résolution de cartes de précipitations, ce qui peut donner lieu à des applications en hydrologie.

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Berne, Alexis. "Précipitations méditerranéennes intenses en milieu urbain : interprétation physique et analyse statistique de mesures à fines échelles spatio-temporelles, impact de la variabilité spatiale sur la réponse de bassins versants." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE10200.

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Abstract:

Les régions du pourtour méditerranéen sont fréquemment soumises à des pluies violentes qui euvent engendrer des crues aux bilans humains et matériels catastrophiques. Ces récipitations onstituent l'objet d'étude de ce travail, qui s'appuie sur les données collectées à l'automne 998 à Marseille dans le cadre de l'expérimentation HIRE 98. L'analyse de mesures de deux adars locaux bande X a fourni des informations sur la pluie dans le plan vertical, notamment ar le profil vertical de réflectivité (PVR). Les structures spatiales et temporelles moyennes aractéristiques des précipitations méditerranéennes intenses sont ensuite estimées à l'aide des esures pluviométriques et radar bande S et bande X, par analyse géostatistique avec le ariogramme en 1 et 2 dimensions. Enfin, la simulation du fonctionnement hydrologique d'un nsemble de 8 bassins versants urbains et péri-urbains permet de quantifier l'impact de la ariabilité spatiale de la pluie sur les débits générés.

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Patou, Maximilien. "Analyse temporelle des propriétés optiques, microphysiques et macrophysiques de systèmes nuageux fortement précipitants à partir de SEVIRI/MSG." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R006/document.

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Abstract:

La formation et l’intensification des précipitations sont le résultat de différents processus microphysiques menant au grossissement des hydrométéores nuageux. Les caractéristiques macrophysiques de formation et de développement des nuages convectifs fournissent un cadre environnemental qui influence et contraint ces processus microphysiques. L’observation de l’évolution des nuages à haute résolution temporelle permet de mettre en évidence ces processus microphysiques dont la compréhension est indispensable à la prévision à courte échéance des fortes précipitations. Dans ce travail, nous avons mis au point une méthode originale de suivi à haute résolution temporelle (cinq minutes) de systèmes convectifs isolés et associés à de fortes précipitations à partir de l’instrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) embarqué sur le satellite géostationnaire MSG (Météosat Seconde Génération). À partir de plusieurs cas d’étude, une analyse combinée de l’évolution temporelle des propriétés microphysiques (phase thermodynamique, rayons effectifs des hydrométéores), optiques (épaisseur optique) et macrophysiques (ratio périmètre/surface, température moyenne) au sommet des nuages ainsi que l’observation de l’évolution des précipitations au sol ont permis d’identifier sur une période d’intensification des précipitations allant de 30 minutes à 2h, un comportement typique des propriétés au sommet des nuages. Ce résultat fournit une base d'analyse pour la détermination future d’indicateurs précurseurs des fortes précipitations
Formation of precipitation and its intensity are the result of the microphysical processes that contribute to the growth of precipitating hydrometeors. Macrophysical features of cloud formation and growth provide a framework of environmental conditions constraining microphysical processes. Cloud observations at high temporal resolution can highlight microphysical processes to better understand them which is essential for short-term prediction of heavy rainfall events within the context of nowcasting. A new methodology to track convective cloud systems with a time resolution of five minutes was developed from SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) on board Meteosat Second Generation (MSG) geostationary satellite. A temporal analysis of cloud top microphysical properties (cloud top phase, cloud effective radius), cloud optical properties (cloud optical thickness), cloud top macrophysical properties (perimeter to area ratio, mean temperature) and ground based precipitation estimation was conducted. Particular temporal trends of cloud top properties was observed over a 30 minutes to 2h rainfall enhancement period. This result provides an analytical basis to determine future precursors of heavy rainfall events

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Thériault, Nathalie. "Analyse de sensibilité et amélioration des simulations d’albédo de surfaces enneigées dans les zones subarctiques et continentales humides à l’est du Canada avec le schéma de surface CLASS." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6946.

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Abstract:

Résumé : Le bilan d’énergie de la Terre est largement influencé par la variation de l’albédo de surface (fraction de l'énergie solaire réfléchie par une surface). Ces variations sont modifiées par la présence, l’épaisseur et les propriétés physiques de la neige. Le réchauffement climatique observé a un impact significatif sur l'évolution du couvert nival, ce qui influence grandement l'albédo de surface, et en retour modifie le climat. Malgré l’importance de l’albédo de surface, plusieurs modèles calculent l’albédo de manière empirique, ce qui peut entraîner des biais significatifs entre les simulations et les observations selon les surfaces étudiées. Le schéma de surface canadien, Canadian Land Surface Scheme, CLASS (utilisé au Canada dans les modèles climatiques Global Climate Model et Modèle Régional Canadien du Climat), modélise l’évolution spatiale et temporelle des propriétés de la neige, dont l'albédo. L’albédo de CLASS est calculé selon la hauteur et l’âge (métamorphisme) de la neige au sol, et selon l’accumulation de la neige sur la canopée. Les objectifs de ce travail sont d’analyser le comportement de l’albédo (simulé et mesuré) et d’améliorer le paramétrage de l’albédo de surface pendant l’hiver sur des régions à l’est du Canada. Plus précisément, le comportement de l’albédo a été étudié par l’analyse de la sensibilité de CLASS 3.6 aux paramètres prescrits (paramètres qui sont utilisés dans les calculs du modèle dont les valeurs sont fixes et définies empiriquement). En plus de l’analyse des variations temporelles de l’albédo en fonction des conditions météorologiques pour les terrains de végétation basse (noté "gazon") et de conifères. Aussi, l’amélioration du paramétrage a été tentée en optimisant (pour le gazon et les conifères) ou en modifiant (pour le gazon) les calculs considérant les paramètres prescrits dont l’albédo de CLASS est sensible. En premier lieu, nous avons montré que la sensibilité de l’albédo de CLASS en terrain de gazon dépend grandement du seuil du taux de précipitation nécessaire pour que l’albédo soit actualisé (à sa valeur maximale) dans le modèle. Faire varier ce seuil entraîne que les simulations quotidiennes d’albédo de surface enneigées vont s’étaler en majorité entre 0.62 à 0.8 (supérieur à l’étalement normalement simulé). Le modèle est aussi sensible à la valeur d’actualisation de l’albédo dont la variation entraîne que l’albédo enneigé quotidien peut s’étaler de jusqu’à 0.48 à 0.9. En milieu forestier (conifères), le modèle est peu sensible aux paramètres prescrits étudiés. La comparaison entre les albédos simulés et les mesures au sol montrent une sous-estimation du modèle de -0.032 (4.3 %) à SIRENE (gazon au sud du Québec), de -0.027 (3.4 %) à Goose-Bay (gazon en site arctique) et de -0.075 (27.1 %) à la Baie-James (forêt boréale). Lorsque comparée avec les données MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) la sous-estimation du modèle à la Baie-James est de -0.011 (5.2 %). On montre que la valeur de l'albédo mesurée lors des précipitations de neige à Goose Bay est en moyenne supérieure à la valeur d'actualisation de l'albédo dans le modèle (0.896 par rapport 0.84), ce qui peut expliquer la sous-estimation. En forêt, un des problèmes provient de la faible valeur de l'albédo de la végétation enneigée (ajout de 0.17 dans le visible), tandis que l’albédo de surface mesuré peut être augmenté de 0.37 (par rapport à la végétation sans neige). Aussi, l’albédo de la neige sur la canopée ne diminue pas avec le temps contrairement à ce qui est observé. En second lieu, nous avons tenté d’améliorer le paramétrage, en optimisant des paramètres prescrits (aucune amélioration significative n’est obtenue) et en modifiant la valeur d'actualisation de l’albédo de la neige en zone de gazon. Cette valeur, normalement fixe, a été rendue variable selon la température et le taux de précipitations. Les résultats démontrent que les modifications n’apportent pas d'améliorations significatives de la RMSE (Root Mean Square Error) entre les simulations et les mesures d’albédo. Les modifications sont toutefois pertinentes pour ajouter de la variabilité aux fortes valeurs d’albédo simulées ainsi que pour améliorer la compréhension du comportement des simulations d’albédo. Aussi, la méthodologie peut être reproduite pour d’autres études qui veulent étudier la représentativité et améliorer les simulations d’un modèle.
Abstract : The surface energy balance of northern regions is closely linked to surface albedo (fraction of solar radiation reflected by a surface) variations. These variations are strongly influenced by the presence, depth and physical properties of the snowpack. Climate change affects significantly snow cover evolution, and decreases surface albedo and snow albedo with positive feedback to climate. Despite the importance of the albedo, many models empirically compute it, which can induce significant biases with albedo observations depending on studied surfaces. The Canadian Land Surface Scheme, CLASS (used in Canada into the Canadian Regional Climate Model, and the Global Climate Model), simulates the spatial and temporal evolution of snow state variables including the albedo. The albedo is computed according to the depth of snow on the ground as well as the accumulation of snow in trees. The albedo seasonal evolution for snow on ground is estimated in CLASS from an empirical aging expression with time and temperature and a “refresh” based on a threshold of snowfall depth. The seasonal evolution of snow on canopy is estimated from an interception expression with trees type and snowfall density and an empirical expression for unloading rate with time. The objectives of this project are to analyse albedo behavior (simulated and measured) and to improve CLASS simulations in winter for Eastern Canada. To do so, sensitivity test were performed on prescribed parameters (parameters that are used in CLASS computation, their values are fixed, and determined empirically). Also, albedo evolution with time and meteorological conditions were analysed for grass and coniferous terrain. Finally, we tried to improve simulations by optimizing sensitive prescribed parameters for grass and coniferous terrain, and by modifying the refresh albedo value for grass terrain. First, we analysed albedo evolution and modelling biases. Grass terrain showed strong sensitivity to the precipitation rate threshold (for the albedo to refresh to its maximum value), and to the value of the albedo refresh. Both are affected by input data of precipitation rate and phase. The modification of precipitation threshold rate generates daily surface albedo to vary mainly (75 % of data in winter) between 0.62 and 0.8, which is a greater fluctuation than for a normal simulation over winter. The modification of the albedo refresh value generates surface albedo to vary mainly (75 %) between 0.66 and 0.79, but with extreme values, 25 % of data, from 0.48 to 0.9. Coniferous areas showed small sensitivity to studied prescribed parameters. Also, comparisons were made between simulated and measured mean albedo during winter. CLASS underestimates the albedo by -0.032 (4.3 %) at SIRENE (grass in Southern Quebec), by -0.027 (3.4 %) at Goose Bay (grass in arctic site) and by -0.075 (27.1 %) at James Bay (boreal forest) (or -0.011 (5.2 %) compared to MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) data). A modelling issue in grass terrain is the small and steady maximum albedo value (0.84) compared to measured data in arctic condition (0.896 with variation of an order of 0.09 at Goose Bay, or 0.826 at SIRENE with warmer temperatures). In forested areas, a modelling issue is the small albedo increase (+0.17 in the visible range, +0.04 in NIR) for the part of the vegetation that is covered by snow (total surface albedo gets to a maximum of 0.22) compared to events of high surface albedo (0.4). Another bias comes from the albedo value of the snow trapped on canopy which does not decrease with time in opposition to observed surface albedo which is lower at the end of winter and which suggests snow metamorphism occurred. Secondly, we tried to improve simulations by optimizing prescribed parameters and by modifying the albedo’s maximum value computation. Optimisations were made on sensitive prescribed parameters or on those that seemed unsuited. No significant RMSE (Root Mean Square Error) improvements were obtained from optimisations in both grass and coniferous area. Improvements of albedo simulations were tried by adjusting the maximum value (normally fixed) with temperature and precipitation rate, in grass terrain. Results show that these modifications did not significantly improved simulations’ RMSE. Nevertheless, the latter modification improved the correlation between simulated and measured albedo. These statistics were made with the whole dataset which can reduce the impact of modifications (they were mainly affecting albedo during a precipitation event), but it allows to overview the new model performance. Modifications also added variability to maximum values (closer to observed albedo) and they increased our knowledge on surface albedo behavior (simulated and measured). The methodology is also replicable for other studies that would aim to analyse and improve simulations of a surface model.

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Gires, Auguste. "Analyses et simulations multifractales pour une meilleure gestion des eaux pluviales en milieu urbain et péri-urbain." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00780472.

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Abstract:

Les multifractals universels (UM) sont un outil puissant et abondement utilisé d'analyse et de simulation de champs géophysiques, comme la pluie, extrêmement variables sur une large gamme d'échelle. Ils sont basés sur le concept de cascade multiplicative qui repose sur la notion physique d'invariance d'échelle pour explorer le phénomène fondamental qu'est l'intermittence. Dans ce cadre, toute la variabilité du champ est caractérisée à l'aide de simplement trois paramètres qui ont en plus une interprétation physique. Dans cette thèse on utilise ce cadre théorique pour quantifier l'impact de la variabilité à petite échelle de la pluie en hydrologie urbaine. La première étape consiste à analyser la variabilité spatio-temporelle de données radar de précipitation à l'aide d'un modèle multifractal anisotrope simple. Divers évènements pluvieux sont analysés. Un comportement scalant a été observé sur deux gammes d'échelles séparées par une rupture à 16 km qui est discutée. Ces données sont globalement en accord avec un modèle spatio-temporel simple reposant un exposant d'anisotropie entre l'espace et de temps. Les résultats suggèrent une possible universalité des paramètres UM pour les précipitations. Cette thèse aborde également un autre aspect de l'intermittence, particulièrement important pour les longues séries temporelles pluviométriques, que sont les nombreuses mesures nulles de la pluie (c'est-à-dire un pixel où aucune pluie n'est relevée), i.e. les longues périodes sèches. L'ancienne question de la source de cette intermittence, et notamment la nécessité d'un modèle dédié, est revisitée. D'abord les effets d'un seuil sur un champ multifractal sont analysés et ensuite un " toy model " qui introduit des zéros au sein du processus de cascade et conditionnellement aux valeurs du champ est développé. Cela permet d'expliquer la plupart des comportements observés, e.g. les différences entre les statistiques évènementielles et globales. L'impact de la variabilité de la pluie est analysé à travers l'étude de la sensibilité de modèles d'hydrologie/hydraulique urbaine à la donnée de pluie. Deux bassins versants essentiellement urbains (un de 3 400 ha en Seine-Saint-Denis à proximité de Paris, et un de 900 ha à Londres) modélisés avec des modèles opérationnels semi-distribués sont pris comme cas d'études. Par ailleurs le modèle distribué Multi-Hydro (en développement au LEESU) est testé sur une portion de 145 ha du cas d'étude parisien. L'impact de la variabilité à petites échelles non mesurée des précipitations (i.e. se produisant à des échelles plus petites que 1 km en espace et 5 min en temps qui sont disponibles avec les données radar à bande C) est d'abord évalué. Ceci est réalisé par la génération d'un ensemble de pluie réaliste désagrégée en continuant stochastiquement le processus sous-jacent de cascade au-delà de l'échelle d'observation, puis la simulation de l'ensemble correspondant d'hydrographes. Il apparaît que la variabilité à petites échelles de la pluie engendre une variabilité hydrologique qui ne doit pas être négligée. De plus le modèle Multi-Hydro génère une variabilité plus importante et pas seulement au niveau du pic de débit, i.e. même pour les pluies modérées. Ces résultats mettent en lumière la nécessité d'installer des radars en bande X (dont la résolution est hectométrique) en milieu urbain. Dans un deuxième temps les outils multifractals sont employés sur les pluies et les débits simulés qui présentent aussi un comportement scalant. Il apparaît que le réseau d'assainissement transmet simplement la variabilité des précipitations sans l'atténuer, au moins en termes de statistiques multifractals

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Ayina, Ludos-Hervé. "Etude des modes de variabilité de l'océan Atlantique tropical et de leur sensibilité à l'impact des décharges fluviatiles et des précipitations." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066019.

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Leroy-Dos, Santos Christophe. "Variabilité du cycle hydrologique atmosphérique en régions polaires à partir de mesures des isotopes stables de l'eau dans la vapeur, les précipitations et les carottes de névé." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASJ006.

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Abstract:

Dans un contexte de réchauffement climatique, appréhender l'évolution de la hausse du niveau des mers est un enjeu majeur. Pour cela un des éléments clefs est de comprendre l'évolution du cycle hydrologique atmosphérique dans les régions polaires qui influence directement le bilan de masse de surface des calottes Arctique et Antarctique (les deux plus gros réservoirs d'eau douce de la planète). Des enregistrements existent grâce aux données satellites depuis 50 ans et quelques rares données météo depuis 70 ans en Antarctique mais ces enregistrements sont trop courts pour étudier les modes de variabilité pluri-annuels ainsi que la différence entre signal anthropique et signal naturel. Pour avoir accès à des enregistrements plus longs, une des meilleures solutions est d'utiliser les traceurs climatiques dans les carottes de névé. La composition isotopique de l'eau dans ces carottes est largement utilisée pour reconstruire les variations de température passée. Cela dit, le lien entre température et composition isotopique n'est pas très bien contraint car de nombreux autres paramètres influencent la composition isotopique de la neige au moment de sa formation (i.e. température, altitude, humidité, origine de la masse d'air) ou après le dépôt de neige en surface (i.e. échange atmosphère-neige, diffusion du signal, sublimation de la neige de surface).L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre le cycle hydrologique atmosphérique et son influence sur la composition isotopique de la vapeur et de la précipitation dans les régions polaires avec en tête l'idée d'améliorer l'interprétation des carottes de névé dans ces régions. Ce travail se décompose en 3 parties.Dans un premier temps, nous avons développé une solution technique qui répondait au défi de la mesure de la composition isotopique de la vapeur toute l'année en région polaire. En effet, l'hiver étant très sec dans ces régions (jusqu'à 10 ppmv à Dome C, l'hiver), l'utilisation d'un analyseur laser Picarro était limité car il est très sensible aux variations d'humidité en dessous de 2000 ppmv. L'hiver est une saison clé dans les régions polaires car elle est synonyme d'une importante variabilité climatique du fait de nombreux évènements synoptiques. Durant cette thèse, la fabrication de 2 prototypes de générateur de très basse humidité (LHLG) a permis de calibrer les analyseurs Picarro sur une gamme de 200 à 2500 ppmv.Ensuite, j'ai analysé la plus longue série de mesures de la composition de la vapeur et de la précipitation jamais effectuée en région polaire: 4,5 années en continu, à 78°N au Svalbard. J'ai montréque le site de mesure était très peu influencé par des processus locaux agissant sur la composition isotopique de la vapeur d’eau. Grâce à cela, j'ai pu attribuer les variations observées, l'hiver, à des évènements synoptique et ainsi attribuer une signature isotopique différente aux masses d'air en fonction de leur origine (Nord Atlantique ou Arctique).Enfin, j'ai installé le nouvel instrument de calibration fabriqué au début de mon doctorat à Dumont D'Urville (DDU), sur la côte en Terre Adélie. Grâce à cela, la première campagne de mesure continue de la composition isotopique de la vapeur à DDU initiée en janvier 2019 est toujours en cours. Je présente ici les 22 premiers mois de ce nouvel enregistrement. Cette série unique permet de documenter la signature isotopique du cycle hydrologique atmosphérique en Terre Adélie toute l'année. J'ai étudié l'influence des vents catabatiques, de la glace de mer et des rivières atmosphériques sur le signal enregistré dans la vapeur. Ces résultats préliminaires ouvrent des perspectives pour l'interprétation des carottes de névé récemment forées dans le cadre du programme ASUMA
In a global warming context, understanding the evolution of sea level rise is a major challenge. It is key to estimate the evolution of the atmospheric hydrological cycle in the polar regions, which directly influences the surface mass balance of the Arctic and Antarctic ice caps (the two largest freshwater reservoirs on the planet). Records are available from satellite data for the last 50 years and a few rare weather data since the 50's in Antarctica, but these records are too short to study the patterns of interannual variability and the difference between anthropogenic and natural signals. One of the best ways to access longer records is to use climate proxies in snow cores. The water isotopic composition in these cores is widely used to reconstruct past temperature variations. However, the link between temperature and isotopic composition is not very well constrained because many other parameters influence the isotopic composition of snow at the time of its formation (i.e. temperature, altitude, humidity, origin of the air mass) or after snow deposition on the surface (i.e. atmosphere-snow exchange, signal scattering, sublimation of surface snow).The objective of this thesis is to better understand the atmospheric hydrological cycle and its influence on the isotopic composition of vapour and precipitation in polar regions with the idea of improving the interpretation of snow core records in these regions. This work is divided into 3 parts.Firstly, we developed a technical solution to meet the challenge of measuring the vapor isotopic composition all year round in polar regions. Indeed, winter being very dry in these regions (down to 10 ppmv at Dome C in winter), the use of a Picarro laser analyzer is limited because it is very sensitive to humidity variations below 2000 ppmv. Winter is a key season in the polar regions as it is associated with significant climate variability due to numerous synoptic events. During this thesis, the fabrication of 2 prototypes of low humidity level generator (LHLG) allowed the calibration of the Picarro analyzers over a range of 200 to 2500 ppmv.Then, I analyzed the longest series of vapor and precipitation isotopic composition measurements ever performed in a polar region: 4.5 years continuously at 78°N in Svalbard. I showed that the water isotopic composition at this measurement site was unsignificantly influenced by local processes. Thanks to this, I was able to attribute the observed winter variability to synoptic events and thus assign a different isotopic signature to the air masses according to their origin (North Atlantic or Arctic).Finally, I installed the new calibration instrument (LHLG) built at the beginning of my PhD at Dumont D'Urville (DDU), on the coast in Terre Adélie. Thanks to this, the first continuous measurement campaign of the vapor isotopic composition at DDU initiated in January 2019 is still ongoing. I present here the first 22 months of this new record. This unique series makes possible to document the isotopic signature of the atmospheric hydrological cycle in Terre Adélie all year round. I have studied the influence of katabatic winds, sea ice and atmospheric rivers on the signal recorded in the vapor. These preliminary results open perspectives for the interpretation of recently drilled cores from the ASUMA program

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Ducrocq, Véronique. "Etude de l'énergétique de bandes précipitantes simulées à l'aide du modèle PERIDOT." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30205.

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Abstract:

Les precipitations et nuages des perturbations des latitudes moyennes sont frequemment organises en bandes de meso-echelle. Les mecanismes de formation et d'entretien de ces bandes sont encore inconnus dans de nombreux cas. L'objectif de la these a ete d'avancer dans la comprehension des bandes de meso-echelle a l'aide de simulations du modele numerique hydrostatique peridot. Pour repondre a cet objectif, une methode d'etude des structures en bande a ete developpee: des diagnostics ont ete concus pour etudier l'energetique des circulations a l'echelle de la structure en bande. Ces diagnostics ont ete testes et valides sur un cas pour lequel le comportement energetique des circulations simulees etait connu: ils ont ete valides en les appliquant a des circulations d'instabilite symetrique. Les simulations de cas idealises d'instabilite symetrique nous ont permis egalement d'etudier l'evolution non-lineaire des circulations. Les diagnostics energetiques ont ete appliques a deux phenomenes reels tres differents l'un de l'autre: un cas de large bande de front froid et un cas de ligne de grains. Dans le cas de la large bande de front froid, l'application des diagnostics energetiques n'a pas permis d'identifier un mecanisme precis de formation de la bande. La raison principale est l'absence de connaissance du comportement theorique de l'energetique des circulations resultant de l'interaction entre l'instabilite symetrique et le forcage frontogenetique. Sur le cas de la ligne de grains, l'application des diagnostics energetiques a constitue un apport: le courant de densite a ete identifie comme l'element moteur. Au cours de l'etude de ces deux cas reels, les elements necessaires a l'obtention de simulations de qualite des phenomenes ont ete mis en evidence

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Kamsu, Tamo Pierre Honoré. "Analyse de la variabilité atmosphérique à l'échelle intrasaisonnière et de sa prévisibilité au dessus de la côte guinéenne et de l'Afrique Centrale." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066401.

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Abstract:

Cette étude s'inscrit dans le cadre de la documentation de la variabilité intrasaisonnière atmosphérique et l'analyse de la prévisibilité sur les régions Afrique Centrale et Golfe de Guinée. Elle porte sur les saisons de l'année pour lesquelles la ZCIT est au dessus de l'équateur. Des travaux menés distinctement sur les mois de Mars à Juin et de Septembre à Novembre, il ressort que les activités convective et pluvieuse au cours de ces saisons sont régies par trois modes principaux de variabilité assez proches. Au cours de ces deux saisons, les systèmes individuels générateurs de pluie se déplacent d'est en ouest, et leur activité est régulée par des enveloppes convectives se déplaçant vers l'est. Des analyses spécifiques ont mis en lumière la forte empreinte de signaux équatoriaux de type onde de Kelvin se propageant vers l'est et dont les phases régulent l'organisation des systèmes convectifs. L'impact relatif d'ondes équatoriales se propageant vers l'ouest (Rossby en particulier) et celui d'advections de masses d'air méditerranéennes n'est pas à négliger, d'autant plus qu'elles sont susceptibles d'interagir avec les ondes de Kelvin, et donc de moduler les phases de l'activité convective. Les forçages externes ainsi identités constituent des sources potentielles de prévisibilité pour les modes intrasaisonniers mis en évidence. Utilisant les données de la base multi-modèle TIGGE, l'analyse de la prévisibilité de chacun des modes principaux de variabilité est réalisée. Se focalisant sur les phases spécifiques de ces modes, les scores obtenus augurent une prévisibilité au delà de 10 jours surtout pour des prévisions initialisées lorsque les principales sources sont actives
In this study we document the intraseasonal variability of the tropical convection and its predictability during the rainy season over the Central Africa and the Gulf of Guinea. Here, our study mainly focuses on seasons of the year for which the ITCZ is north of the equator. Based separate studies carried out on March to June and September to November seasons, we are able to identify three main modes of variability that modulate tropical convection and rainfall in West and Central Africa. During these two seasons, while individual rain-producing systems move westward, their activity is highly modulated by eastward propagating subregional and regional scale systems. Results of detailed analysis indicate the coupling between tropical convection and equatorial Kelvin wave in the region. The phases of these eastward propagating signals play an important role by regulating the organization of convective systems. Moreover, the role played by westward propagating signals (Rossby wave in particular) and Mediterranean air intrusion needs to be taken into account. These systems by interacting with Kelvin wave, may modulate the phases of convective activity in the region. Therefore, external forcing associated with these systems can be useful to the predictability of the intraseasonal modes the region. A multi model diagnostic study is performed using data available from the TIGGE project in order to evaluate the predictability of each of the main modes of variability. For a typical phase of these modes, there seems to be a statistically signiﬁcant skill associated with predictability of beyond 10 days, especially for predictions initiated from active main sources

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Al-Sakka, Hassan. "Contribution à l'étude de la couche limite en ciel clair et sous la précipitation à partir du radar en bande X, CURIE (Canopée Urbaine Radar pour l'étude des Interactions et des Echanges)." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00681678.

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Abstract:

L'étude de la couche limite atmosphérique (CLA) est indispensable pour différents types d'investigations (études des propriétés atmosphériques, surveillance de la pollution, études environnementales). Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés atmosphériques dans la CLA, la turbulence de petite échelle et les précipitations, à partir du radar CURIE. Les données de CURIE, en ciel clair dont le vent, ont été analysées et comparées avec d'autres instruments de télédétection sur le site de SIRTA (radar UHF, Sodar et Lidar). Les résultats ont montré que CURIE est un instrument adapté à l'étude de la CLA jusqu'à 700m d'altitude. D'autres paramètres comme la turbulence d'indice Cn², l'inversion radiative matinale et l'entraînement sommital associé peuvent être estimés. En cas de précipitation, des comparaisons ont été effectuées avec un disdromètre et ont montré que CURIE dans les très basses couches permet l'étude des précipitations. Un cas de précipitation de neige a été également étudié. Des méthodes de représentations spectrales et une méthode de séparation du signal provenant de la turbulence en présence de précipitation ont été développées qui ouvrent une piste de recherche, utilisant le radar CURIE pour l'analyse des mouvements turbulents en présence de précipitation.

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Fontin, Mickaël. "Contribution à la génération de séries synthétiques de pluies, de débits et de températures." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT117H.

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Abstract:

Les processus stochastiques se revelent un moyen simple et adequat pour modeliser les series hydrometeorologiques dont le caractere complexe et aleatoire rend difficile une approche deterministe. Apres un examen des principaux processus stochastiques utilises en hydrometeorologie, sont presentees des methodes capables de modeliser des series presentant un caractere saisonnier marque. Des applications sont faites sur le regime pluviometrique du climat sahelien a saisons tres contrastees et sur des series de temperatures et de debits du sud de la france. Les pluies journalieres sont modelisees a l'aide de chaines de markov a parametres variables au cours de l'annee ; quant aux series de temperatures et de debits journaliers, pour tenir compte de leur instationnarite, elles sont decomposees en une composante cyclique, par lissage a l'aide de fonctions trigonometriques et en une composante fluctuante stationnaire. Ces composantes sont simulees separement en tenant compte des contraintes de conservation de la fonction de repartition des quantites annuelles et du respect des correlations naturelles. Les exemples traites montrent que les processus stochastiques conviennent pour la modelisation des series hydrometeorologiques

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Kamsu, Tamo Pierre Honoré. "Analyse de la variabilité atmosphérique à l'échelle intrasaisonnière et de sa prévisibilité au dessus de la côte guinéenne et de l'Afrique Centrale." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066401/document.

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Abstract:

Cette étude s'inscrit dans le cadre de la documentation de la variabilité intrasaisonnière atmosphérique et l'analyse de la prévisibilité sur les régions Afrique Centrale et Golfe de Guinée. Elle porte sur les saisons de l'année pour lesquelles la ZCIT est au dessus de l'équateur. Des travaux menés distinctement sur les mois de Mars à Juin et de Septembre à Novembre, il ressort que les activités convective et pluvieuse au cours de ces saisons sont régies par trois modes principaux de variabilité assez proches. Au cours de ces deux saisons, les systèmes individuels générateurs de pluie se déplacent d'est en ouest, et leur activité est régulée par des enveloppes convectives se déplaçant vers l'est. Des analyses spécifiques ont mis en lumière la forte empreinte de signaux équatoriaux de type onde de Kelvin se propageant vers l'est et dont les phases régulent l'organisation des systèmes convectifs. L'impact relatif d'ondes équatoriales se propageant vers l'ouest (Rossby en particulier) et celui d'advections de masses d'air méditerranéennes n'est pas à négliger, d'autant plus qu'elles sont susceptibles d'interagir avec les ondes de Kelvin, et donc de moduler les phases de l'activité convective. Les forçages externes ainsi identités constituent des sources potentielles de prévisibilité pour les modes intrasaisonniers mis en évidence. Utilisant les données de la base multi-modèle TIGGE, l'analyse de la prévisibilité de chacun des modes principaux de variabilité est réalisée. Se focalisant sur les phases spécifiques de ces modes, les scores obtenus augurent une prévisibilité au delà de 10 jours surtout pour des prévisions initialisées lorsque les principales sources sont actives
In this study we document the intraseasonal variability of the tropical convection and its predictability during the rainy season over the Central Africa and the Gulf of Guinea. Here, our study mainly focuses on seasons of the year for which the ITCZ is north of the equator. Based separate studies carried out on March to June and September to November seasons, we are able to identify three main modes of variability that modulate tropical convection and rainfall in West and Central Africa. During these two seasons, while individual rain-producing systems move westward, their activity is highly modulated by eastward propagating subregional and regional scale systems. Results of detailed analysis indicate the coupling between tropical convection and equatorial Kelvin wave in the region. The phases of these eastward propagating signals play an important role by regulating the organization of convective systems. Moreover, the role played by westward propagating signals (Rossby wave in particular) and Mediterranean air intrusion needs to be taken into account. These systems by interacting with Kelvin wave, may modulate the phases of convective activity in the region. Therefore, external forcing associated with these systems can be useful to the predictability of the intraseasonal modes the region. A multi model diagnostic study is performed using data available from the TIGGE project in order to evaluate the predictability of each of the main modes of variability. For a typical phase of these modes, there seems to be a statistically signiﬁcant skill associated with predictability of beyond 10 days, especially for predictions initiated from active main sources

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grazzini, jacopo. "Analyses multiéchelle et multifractale d'images météorologiques: Application à la détection de zones précipitantes." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005940.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons, à la
caractérisation, sur des images météorologiques infrarouges, des systèmes convectifs
susceptibles d'engendrer de fortes pluies.
L'étude des propriétés statistiques des phénomènes
observés révèle une évolution chaotique, mise en évidence par l'invariance d'échelle de
certaines grandeurs significatives. Pour les étudier, nous introduisons des méthodes
multiéchelles de traitement d'image dérivées de concepts
thermodynamiques et qui constituent un prolongement des méthodes
d'analyse de la turbulence. Nous utilisons tout d'abord un modèle
multifractal afin de détecter les singularités du signal et d'extraire,
dans une décomposition hiérarchique de l'image, des structures
pertinentes pour la compréhension des mécanismes atmosphériques.
Nous proposons ensuite une extension de ce modèle
permettant d'exhiber les zones de diffusion de la
luminance dans l'image et d'identifier les zones de convection associées aux
précipitations.

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Hanhoun, Mary. "Analyse et modélisation de la précipitation de struvite : vers le traitement d'effluents aqueux industriels." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0037/document.

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Abstract:

La réduction des apports phosphorés des eaux usées régie par la Directive Européenne de 1991 (91/271/EEC) est considérée comme le facteur clé de la lutte contre la pollution des rivières et des lacs. Ces travaux concernent exclusivement l'étude de la formation maîtrisée de struvite (MgNH4PO4.6H2O) par précipitation comme alternative originale de récupération du phosphore et, par voie de conséquence, de l'ammonium à partir d'eaux usées. Un atout de ce procédé concerne la valorisation du précipité en tant que fertilisant. Dans ce contexte général, l'objectif consiste à développer une démarche combinant des aspects expérimentaux et de modélisation de la précipitation de la struvite. Un effluent synthétique contenant du phosphore, du magnésium et de l'ammonium a servi de solution modèle pour étudier le rôle de la température, de la concentration en réactifs, et du pH sur l'efficacité de la précipitation de la struvite ainsi que sur la distribution de la taille des cristaux obtenus. Les essais expérimentaux ont été réalisés par précipitation en cuve agitée. Diverses méthodes d'analyse des phases solide et liquide (spectrophotométrie, absorption atomique, granulométrie laser, MEB et Morphométrie) ont été utilisées. Le dosage du magnésium, ainsi que celui d'ammonium et du phosphore permet de déterminer le taux de conversion de ces composés et d'étudier une éventuelle formation d'un sous-produit. L'approche développée dans ce mémoire permet de déterminer les conditions de pH et de température favorisant l'efficacité maximale pour la récupération de la struvite. Deux voies complémentaires ont été proposées. La première étape concerne la modélisation des équilibres chimiques, d'une part, pour calculer le taux de conversion du phosphate final en fonction du pH à l'équilibre pour plusieurs températures et, d'autre part, pour évaluer l'impact de la température sur la constante de solubilité de la struvite. La stratégie numérique implique un algorithme génétique (NSGA II) pour initialiser efficacement un algorithme de résolution classique (Newton Raphson) et garantir la robustesse de la procédure. Dans la seconde étape, un modèle numérique basé sur un bilan de population couplé avec le modèle thermodynamique prédit la distribution de taille des particules,. Cette approche s'est avérée particulièrement stable d'un point de vue numérique lors du calcul des paramètres des vitesses de nucléation et de croissance, utilisés ensuite pour prédire la distribution de taille à l'aide d'une méthode de reconstruction. La forme de la distribution de taille des cristaux obtenue est typique d'un modèle nucléation – croissance. La méthodologie proposée trouve tout son intérêt pour traiter des effluents de qualité variable et prédire l'efficacité du procédé dans lequel le contrôle du pH et de la sursaturation constituent des paramètres clés
The reduction of phosphorus contribution in wastewater, governed by the European directive of 1991 (91/271/EEC) is regarded as the key factor of the fight against pollution of rivers and lakes. This work concerns exclusively the study of the controlled struvite formation (MgNH4PO4.6H2O) by precipitation as an alternative removal of phosphorus and, consequently, of ammonium from waste-water discharges. The valorization of the precipitate as a fertilizer constitutes an asset of the process. In this general context, the objective consists in developing a methodology combining an experimental approach with struvite precipitation modelling. A synthetic effluent containing phosphorus, magnesium and ammonium was used as a model solution to study the role of temperature, concentration in reagents and pH on struvite precipitation efficiency as well as on particle size distribution in a stirred tank reactor. Various analysis methods of both solid and liquid phases (spectrophotometry, atomic absorption, laser granulometry, MEB and Morphology) were used. The residual concentration of magnesium, ammonium and phosphorus allows to determine the conversion rate of these compounds and to study a likely formation of a co-product. The proposed framework is based on a two-level modelling approach. The former level, based on an equilibrium prediction of the study system Mg-PO4-NH4, involves, on the one hand, the computation of the final conversion rate of phosphate as a function of equilibrium pH at different temperatures and, on the other hand, the temperature impact assessment on struvite solubility product. The numerical strategy implies a genetic algorithm (NSGA II) to initialize a traditional algorithm of resolution (Raphson Newton) and to guarantee the robustness of the process. In the second stage, a population balance-based model coupled with the thermodynamic one predicts the particle size distribution. This approach turns out to be particularly numerically stable for the identification of nucleation and particle growth kinetics parameters that are then used to predict the size distribution, typical of a nucleation - growth model, using a method of reconstruction. The proposed methodology is particularly interesting for the treatment of industrial waste-water discharges that may be of variable quality as well as for the prediction of the process efficiency for which pH control and supersaturation constitute key parameters

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Niang, Aliou. "Contribution à l’étude de la précipitation des phases intermétalliques dans l’alliage 718." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0008/document.

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Abstract:

De nombreux alliages de structure doivent leurs propriétés mécaniques à la présence de précipités inter ou intragranulaires. Ainsi les superalliages à base nickel, de matrice austénique γ, sont souvent renforcés par des précipités de phases intermétalliques ordonnées. Au sein de l’alliage Inconel 718, outre la phase γ’ de structure L12 (cubique simple), on trouve des précipités de Ni3Nb sous la forme métastable γ" (D022 - tétragonal centré) ou sous la forme stable δ (D0a - orthorhombique). Le rôle des précipités γ’, γ" et δ sur les propriétés macroscopiques de l'alliage est connu et largement utilisé en contexte industriel. Cependant les mécanismes de précipitation et de transformation de ces précipités ne sont toujours pas complètement élucidés, ce qui a motivé ce travail. La microstructure de l’alliage a été caractérisée par microscopie optique (MO) et électronique (à balayage et en transmission ; MEB et MET) dans l’état de livraison et après des traitements thermiques isothermes et anisothermes. Les essais d’analyse thermique différentielle (ATD) nous ont permis de préciser les domaines de température de précipitation et de dissolution des différentes phases présentes (γ’, γ" et δ). Différents états de précipitation ont été obtenus à l’aide de traitements thermiques isothermes basés sur les diagrammes temps-températuretransformation (T.T.T.) disponibles dans la littérature. Les observations en MET « à haute résolution » des précipités des phases δ et γ’’ ont permis de caractériser certains des défauts structuraux présents dans ces précipités. Nous montrons ainsi que les défauts d’empilement au sein de la phase γ’’ peuvent servir de germes pour la précipitation de . Alors que la structure des interfaces δ/γ ainsi que les défauts d’orientation au sein des lamelles de δ suggèrent que la croissance de la phase δ a lieu directement à partir de la matrice
Many structural alloys are strengthened by the presence of precipitates in the grains or at grain boundaries. Nickel based superalloys often present an austenitic γ matrix in which ordered intermetallic phases precipitate. In the alloy Inconel 718, one can find γ’ L12 cubic ordered precipitates together with the compound Ni3Nb in its metastable form γ" (D022 - tetragonal) or the stable phase δ (D0a - orthorhombic). The incidence of those precipitates on macroscopic properties of the alloy 718 is well known and widely used in industrial applications. However the mechanisms responsible for the precipitation and transformation of these phases are not fully understood, which motivated the present study. The alloy microstructure has been observed by optical microscopy (OM) and electron microscopy (scanning and transmission, SEM and TEM) in the as received state as well as after heat treatment (isothermal and anisothermal). Differential thermal analysis (DTA) was used to determine the precipitation and dissolution temperatures of the phases γ', γ" and δ. Various precipitation microstructures were obtained by heat treatments based on available TTT diagrams. Some of the structural defects present in γ" and δ precipitates have been characterised by lattice imaging TEM observations. It is shown that stacking faults in γ’’ phase can act as a seed for the germination of . The structure of the δ/γ interface and the orientation defects in δ lamellae suggest that the growth of δ phase occurs directly from the matrix (and not by transformation of the γ’’ phase)

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Kopp, Viktor. "Analyse et modélisation de transformations de phase par précipitation dans des alliages de magnésium modèles." Phd thesis, Université de Rouen, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582337.

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Abstract:

La cinétique des premiers stades de précipitation dans les alliages Mg-RE a été étudiée par sonde atomique tomographique et par Microscopie électronique en transmission. La formation et la croissance des précipités β′′ ordonnés et cohérents, depuis la solution solide HCP a été étudiée à 150◦C pour l'alliage binaire Mg-2.6%pds Nd et pour l'alliage ternaire Mg-2.6%pds Y-2.7%pds Nd. Dans l'alliage binaire, les précipités β′′ forment des disques prismatiques de plan d'habitat { 10-10 }. Leur croissance a lieu dans les directions [0001] et [11-20], leur épaisseur n'évoluant pas de façon signiﬁcative. L'étude de la cinétique dans l'alliage ternaire a montré que l'ajout d'yttrium ralentit fortement la cinétique. Seuls des amas de solutés riches aplatis ont été observés aux temps très longs. Ce travail de thèse contribue également à la détermination du diagramme de phase Mg-Nd en précisant la solubilité à haute température du Nd dans Mg. En parallèle aux études expérimentales, des simulations de la cinétique de formation de la phase D019 à partir d'une solution solide HCP ont été réalisées dans un alliage A-5.5%at B grâce à la méthode Monte-Carlo cinétique. Nous nous sommes focalisés sur l'inﬂuence de la mobilité atomique sur le chemin cinétique. Cette mobilité est contrôlée par le paramètre d'asymétrie u. Il a été montré que u n'influence que l'ordre à courte distance dans les premières sphères de coordination pendant les tout premiers stades de décomposition. La cinétique globale est indépendante de la valeur de u. La coalescence des précipités D019 se produit par un mécanisme d'évaporation-condensation quel que soit la valeur de u, et est d'écrite par la loi de coalescence de Lifshitz-Slyozov-Wagner.

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Kopp, Viktor. "Analyse et modélisation de transformations de phase par précipitation dans des alliages de magnésium modèles." Phd thesis, Rouen, 2010. http://www.theses.fr/2010ROUES029.

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Abstract:

La cinétique des premiers stades de précipitation dans les alliages Mg-RE a été étudiée par sonde atomique tomographique et par Microscopie électronique en transmission. La formation et la croissance des précipités β'' ordonnés et cohérents, depuis la solution solide HCP a été étudiée à 150°C pour l'alliage binaire Mg-2. 6%pdsNd et pour l'alliage ternaire Mg-2. 6%pdsY–2. 7%pdsNd. Dans l'alliage binaire, les précipités β'' forment des disques prismatiques de plan d'habitat {1010}. Leur croissance a lieu dans les directions [0001] et [1120], leur épaisseur n'évoluant pas de façon significative. L'étude de la cinétique dans l'alliage ternaire a montré que l'ajout d'yttrium ralentit fortement la cinétique. Seuls des amas de solutés riches aplatis ont été observés aux temps très longs. Ce travail de thèse contribue également à la détermination du diagramme de phase Mg-Nd en précisant la solubilité à haute température du Nd dans Mg. En parallèle aux études expérimentales, des simulations de la cinétique de formation de la phase D019 à partir d'une solution solide HCP ont été réalisées dans un alliage A – 5. 5%at B grâce à la méthode Monte-Carlo cinétique. Nous nous sommes focalisés sur l'influence de la mobilité atomique sur le chemin cinétique. Cette mobilité est contrôlée par le paramètre d'asymétrie u. Il a été montré que u n'influence que l'ordre à courte distance dans les premières sphères de coordination pendant les tout premiers stades de décomposition. La cinétique globale est indépendante de la valeur de u. La coalescence des précipités D019 se produit par un mécanisme d'évaporation–condensation quel que soit la valeur de u, et est décrite par la loi de coalescence de Lifshitz-Slyozov-Wagner
Kinetics of first stages of precipitation in Mg-RE alloys have been studied by means of Atom Probe and by Transmission electron microscopy techniques. Formation and development of ordered coherent β''-precipitates from the HCP solid solution of a binary Mg-2. 6Nd and a ternary Mg-2. 6Y-2. 7Nd (wt. %) alloys were investigated at 150°C. In the binary alloy, the β''-precipitates form as plates on the {1010} prismatic planes. They grow in [0001] and [1120] directions, whereas the thickening of plates is insignificant or absent. Investigation of the ternary alloy showed that additions of Yttrium significantly slow down the kinetics. Only plate-like solute-rich atomic heterogeneities were observed at long aging times. The present work also makes a contribution to the determination of the binary Mg-Nd diagram ascertaining the high temperature solubility of Nd in Mg. In parallel, simulation of the kinetics of the formation of the DO19 phase from the hcp solid solution has been undertaken in A–5. 5% at B by Atomistic Kinetic Monte-Carlo method. Main attention has been paid to the investigation of the influence of the atom-vacancy mobility, controlled by the asymmetry parameter u, on the kinetic pathways. It was shown that u only influences short range ordering in the first shell during the very early stages. Overall kinetics is independent on the value of u. Coarsening of DO19 precipitates proceeds by the evaporation-condensation mechanism whatever the value of u. The mean precipitate size increases according to the Lifshitz-Slyozov-Wagner law

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Roy, Marc-André. "Rivière Coaticook : 1960-1982 : analyse de la relation précipitation - débit d’inondation pour l’ensemble du bassin-versant." Mémoire, Université de Sherbrooke, 1988. http://hdl.handle.net/11143/7890.

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Abstract:

Le secteur de la rivière Coaticook compris entre les villes de Coaticook et de Waterville, a été soumis à une moyenne de 5 inondations par année entre 1960 et 1982. Le débit de crue au-delà duquel la rivière inonde a été calculé à 42,5 mcs en amont de Waterville. Pour les mois de mai à octobre de chaque année, la hauteur théorique de la lame d’eau précipitée sur l’ensemble du bassin-versant et totalement ruisselée pour produire un tel débit d’inondation, est de 6,7 mm. Les résultats statistiques des meilleurs modèles multidimensionnels mettant en relation les précipitations et les débits des mois de mai à octobre de chaque année de la période d’étude, indiquent que les variables de précipitations n’expliquent au mieux que 65% des débits maximums mensuels, et 69% des différences de débit 24 heures après la précipitation continue la plus importante de chaque mois. Si l’aspect hasard lié aux précipitations joue un rôle important pour produire des débits d’inondation, les résultats de l’étude démontrent, avec une certaine fiabilité, qu’il est faux de prétendre que ces derniers sont seulement le fruit de ce hasard. Les milieux physiques et biologiques de l’ensemble du bassin-versant sont largement modifiés par l’activité humaine et peuvent donc, dans une certaine mesure, être contrôlés.

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Grazzini, Jacopo. "Analyses multiéchelle et multifractale d'images météorologiques : application à la détection de zones précipitantes." Marne-la-Vallée, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005940v2.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons, à la caractérisation, sur des images météorologiques infrarouges, des systèmes convectifs susceptibles d’engendrer de fortes pluies. L’étude des propriétés statistiques des phénomènes observés révèle une ´evolution chaotique, mise en évidence par l’invariance d’´echelle de certaines grandeurs significatives. Pour les étudier, nous introduisons des méthodes multiéchelles de traitement d’image dérivées de concepts thermodynamiques et qui constituent un prolongement des méthodes d’analyse de la turbulence. Nous utilisons tout d’abord un modèle multifractal afin de détecter les singularités du signal et d’extraire, dans une décomposition hiérarchique de l’image, des structures pertinentes pour la compréhension des mécanismes atmosphèriques. Nous proposons ensuite une extension de ce modèle permettant d’exhiber les zones de diffusion de la luminance dans l’image et d’identifier les zones de convection associées aux précipitations
We are interested with the characterization, on meteorological infrared images, of convective clouds responsible for hard weather situations like rainfalls. The study of the statistical and physical properties of atmospherical phenomena reveals a chaotic and turbulent behaviour, characterized by the scale invariance of some relevant quantities defined on the system. In this context, we use multiscale image processing tools derived from thermodynamical concepts that were initially introduced for turbulent data analysis. First, a multifractal model allows us to detect the strongest transitions in the signal and provides a hierarchical decomposition of the image. We show that the exhibited geometrical structures are related with the atmospherical mecanisms. Then, we propose to extend the multifractal formalism to extract the foci of diffusion of the luminance in the image. We finally identify those foci in infrared images with convective areas associated with rainfalls. Keywords : image processing, multiscale analysis, scale invariance, multifractal formalism, multifractal

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Baillon, Fabien. "Procédé de synthèse du dioxyde de titane : analyse et modélisation des solutions titane-sulfate; influence des ultrasons sur la précipitation." Paris, ENMP, 2002. http://www.theses.fr/2002ENMP1046.

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Abstract:

Les dioxydes de titane sont couramment employés au sein de l'industrie chimique, notamment en tant que poudres pigmentaires. Le procédé de précipitation, basé sur l'hydrolyse thermique d'une solution de sulfate de titanyle en milieu sulfurique, conduit préférentiellement à la phase cristalline anatase du TiO2. Afin de préciser les mécanismes d'apparition du solide lors de ce procédé, nous avons mené une étude de la structure chimique des solutions de titane-sulfate, rnais aussi montré et quantifié l'existence de sultato-complexes de titane par spectroscopie Raman. Suite à cette analyse expérimentale, nous avons proposé une démarche de modélisation pour prédire les concentrations des espèces en solution conduisant à la formation du solide. Par ailleurs, il a été montré que l'application d'ultrasons pouvait accélérer la nucléation dans des solutions sursaturées. Ainsi, nous avons étudié l'influence de l'insonification des solutions de sulfate de titanyle lors du procédé de précipitation. Nous avons effectivement mis en évidence que la nucléation peut être stimulée par cavitation acoustique, et permettre d'éviter l'introduction de germes cristallins. En outre, la présence d'ultrasons conduit à la structure rutile du dioxyde de titane, et nous avons cherché à identifier les mécanismes pouvant expliquer l'impact de l'insonification lors de la condensation de la phase solide.

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Quarello, Annarosa. "Développement de nouvelles méthodes d’homogénéisation des données atmosphériques GNSS. Application à l’étude de la variabilité climatique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS457.

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Abstract:

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. [...]

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Zamrane, Zineb. "Recherche d’indices de variabilité climatique dans des séries hydroclmatiques au Maroc : identification, positionnement temporel, tendances et liens avec les fluctuations climatiques : cas des grands bassins de la Moulouya, du Sebou et du Tensift." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT181/document.

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Abstract:

Ce travail consiste à caractériser la variabilité temporelle et spatiale des séries chronologiques de paramètres hydroclimatiques (pluies, débits) au niveau de trois grand bassins au Maroc ; (bassins de la Moulouya, du Sebou et du Tensift) et à chercher les liens entre cette variabilité hydrologique et les fluctuations climatiques matérialisées par différents indices climatiques, NAO, SOI, WMOI. L’approche d’étude est basée le traitement statistique des séries temporelles, liée aux dimensions temps et espace.Les grands bassins versants d'échelle continentale comme le Tensift, le Sebou et la Moulouya en climat méditerranéen sous influence océanique, intègrent sur des grandes surfaces la réponse hydrologique aux changements climatiques et environnementaux (fluctuations du climat, précipitations, débits) à de larges échelles spatiales et temporelles, mais également les modifications du milieu physique d’origine anthropique (changements d’occupation des sols, aménagements…), ce qui rend parfois difficile l’identification des liens entre la variabilité hydrologique et la variabilité climatique. Les principaux objectifs de ce travail sont de déterminer et de quantifier les relations entre la variabilité hydroclimatique et les fluctuations du climat à l’échelle de chaque bassin étudié et de ses principaux sous-bassins, via l'utilisation de méthodes d’analyses spectrales adaptées à l’étude des processus non stationnaires (analyse en ondelettes continues, analyse de la cohérence par ondelettes). Plusieurs modes de variabilités sont identifiés à partir de l’analyse par station (pluies et débits), du cycle annuel au mode 16-22 ans, cette analyse sera complétée par une analyse par maille, dont les données sont issues d’un fichier (SIEREM) couvrant la période 1940-1999, où on identifie des fréquences de 1an au 8-16 ans, distinguées sur des périodes différentes au niveau de chaque bassin, permettant ainsi une décomposition de la variabilité spatiale des signaux mis en évidence. Trois principales discontinuités sont identifiées en 1970, 1980 et 2000. La contribution des indices climatiques est assez importante elle est entre 55% et 80%
This work is to characterize the temporal and spatial variability of hydroclimatic time series (rainfall, flow) at three large basins in Morocco; (basins of the Sebou and Moulouya Tensift) and look links between the hydrologic variability and climate fluctuation materialized by various climate indices, NAO, SOI, WMOI. The approach to study is based on statistical analysis of time series, related to time and space dimensions.The great watershed of continental scale as Tensift, Sebou and Moulouya in Mediterranean climate under oceanic influence, integrate over large areas the hydrological response to climate and environmental changes (climate fluctuations, precipitation, flows) not only to large spatial and temporal scales, but also to changes in the physical environment anthropogenic (land use changes, developments ...), which sometimes makes difficult to identify the links between hydrological variability and climate variability. The main objective of this work is to determine and quantify the relationships between hydrological variability and climate fluctuations (regionalised precipitation, climate change indexes) across each studied basin and its main sub-basins, via using spectral analysis methods adapted to the study of non-stationary processes (continuous wavelet analysis, coherence analysis wavelet). Many modes of variability are identified from the station analysis (rainfall and flow rates), the annual cycle to 16-22 years, this analysis will be complemented by a grid analysis, the data come from a (SIEREM) file covering the period from 1940 to 1999, which will allow a better understanding of the spatial variability of signals set highlighted. Which is identified frequencies the 1 year 8-16 years, distinguished different time periods at each basin, three main discontinuities identified in 1970, 1980 and 2000. The contribution of climatic indices is important enough it is between 55% and 80%

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Thao, Nguyen Thi Phuong. "Analyse statistique et analyse spatiale des valeurs extrêmes de précipitation : application de cette méthode pour cartographie des caractéristiques pluviométriques de la région Cévennes-Vivarais." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0034.

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Abstract:

Ce travail consiste a choisir une methode statistique d'ajustement des valeurs extremes et a l'appliquer aux precipitation extremes dans la region cevennes-vivarais. La premiere partie est realise a partir de valeurs simulees. La methode non parametrique de villasenor qui n'impose pas au debut de l'analyse une loi statistique a la serie de donnees, et se base sur une source riche de donnees (deux series de donnees), realise un lissage sur 30% des valeurs les plus grandes de la serie, est choisie comme la meilleurs methode parmi les cinq methodes d'ajustements. Dans la deuxieme partie les caracteristiques pluviometriques de la region cevennes-vivarais sont calculees a partir de mesures horaires de 52 stations par la methode choisie. La structure spatiale de la region est etudiee grace a la fonction du variogramme spherique. Ensuite, la cartographie des caracteristiques pluviometriques de cette region est realisee par les methodes: spline et krigeage. La methode krigeage donne une meilleure interpolation que celle de spline, et fournit encore des informations sur la structure spatiale de la region. Enfin, nous sommes arrives a exprimer la distribution spatiale des valeurs extremes de precipitation. Elle decrit bien la realite de la pluie de la region cevennes-vivarais

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Maisse, Éric. "Analyse et simulations numériques de phénomènes de diffusion-dissolution - précipitation en milieux poreux, appliquées au stockage de déchets." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10021.

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Ichiba, Abdellah. "Données radar bande X et gestion prédictive en hydrologie urbaine." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1007/document.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse était de parvenir à un outil de gestion fiable des bassins de rétention d'eaux pluviales en utilisant les données radar en bande X. Il s’est avéré que cela nécessite plusieurs développements de recherche. Le cas d’étude considéré comprend un bassin de 10000 m3 situé en Val-de-Marne et construit en aval d'un bassin versant urbain de 2.15 km2. Il assure un double rôle de traitement des eaux pluviales et de prévention des inondations par stockage du volume. Opérationnellement les modes de gestion associés à chacun de ces objectifs sont antagonistes si bien qu’une gestion prédictive a été mise en place ; exploitation routinière en mode anti-pollution et basculement vers le mode anti-inondation en cas de besoin. Il doit se faire sur la base d’une connaissance sûre de la situation pluvieuse prévue à court terme. Une façon courante de répondre aux besoins opérationnels de la gestion prédictive est de mettre en place un système d’alerte basé sur l’utilisation des données radar. Le système CALAMAR par exemple, repose sur l’utilisation des données radar brutes à mono polarisation du réseau radar de Météo-France; traitées avec des méthodes de conversion classiques Z-R et une calibration avec des pluviomètres. Cependant, la fiabilité de ce système fait débat, notamment vis-à-vis de la qualité de la mesure radar obtenue. Une nouvelle méthodologie de comparaison de produits radar a été développée au cours de cette thèse. Elle repose sur le cadre théorique des multifractals et permet une comparaison de la structure et de la morphologie des champs de précipitations dans l'espace et le temps à travers les échelles. Cette méthode a d'abord été appliquée sur les produits CALAMR et Météo-France, puis, pour confirmer certains des résultats, sur les premières données d’un radar bande X, acquis par l’Ecole des Ponts ParisTech dans le cadre du projet Européen RainGain et fournissant des mesures de précipitations à des échelles plus fines (jusqu’à 100m en espace et 1 min en temps). Les résultats obtenus mettent en évidence non seulement l'influence cruciale des méthodes de traitement des données brutes sur la variabilité spatio-temporelle à travers les échelles, mais permettent également de prédéfinir les conditions dans lesquelles la calibration CALAMAR peut aggraver la qualité des mesures. Elles seraient très difficiles à détecter par les méthodes classiques largement répandues, n’impliquant qu’un nombre très limité de pixels radar (seulement ceux correspondants aux pluviomètres au sol). Des extensions de la méthodologie proposée ouvriront de nouveaux horizons pour la calibration des données de pluie. Alors que la littérature scientifique, notamment autour expériences TOMACS au Japon et CASA aux Etats-Unis, souligne l’importance opérationnelle d’une mesure de pluie plus détaillée grâce au radar en bande X, son impact sur les performances des modèles hydrologiques fait encore débat. Les recherches antérieures, basée pour la plupart sur des modèles conceptuels, ne sont pas concluantes. Ainsi pour dépasser ces limites, nous avons utilisé deux modèles impliquant des approches de modélisation différentes : CANOE (semi-distribué et conceptuel) et Multi-Hydro (distribué et à base physique ; développé à l’ENPC). Une version opérationnelle de CANOE et une nouvelle configuration plus fine améliorant considérablement la sensibilité du modèle à la variabilité de la pluie ont été utilisées. Plusieurs développements ont été apportés à Multi-Hydro, y compris une optimisation de sa résolution, ce qui améliore grandement l'ensemble de ses fonctionnalités. Il ressort de ce travail qu’en prenant en compte la variabilité spatio-temporelle des précipitations à petite échelle, la performance des modèles hydrologiques peut être augmentée jusqu'à 20%.Nous pensons que cette thèse a contribué à la mise au point de nouveaux outils opérationnels, fiables ayant la capacité de prendre en compte les données en bande X haute résolution
The main goal of this thesis was to achieve a reliable management tool of storm water storage basins using high resolution X-band radar. It turned out that it required several research developments. The analysed case study includes a retention basin of 10000 m3 located in Val de Marne county downstream of a 2.15 km2 urban catchment. It has a twofold goal: storm water decontamination and flood protection by volume storage. Operationally the management strategies associated with these two aims are conflicting; hence, a predictive management has been set up: a routine exploitation of the basin in the anti-pollution mode, and a switch to the flood protection mode when needed. It should be based a reliable knowledge of short-term rainfall forecasts. A common way to respond to operational needs of the predictive management is to set up a warning system based on the use of radar data. For example, the CALAMAR system relies on the use of single-polarization raw radar data, coming from Meteo-France radar network, being processed with the conventional Z-R conversion methods followed by a calibration with rain gauge. However, the reliability of such warning systems has been subject to debate, often due to a questionable quality of the resulting radar rainfall estimates, compared to local rain gauges. Therefore a new methodology for more meaningful comparison of radar rainfall field products was developed during this PhD project. Being rooted to the multifractal theory, it allows a comparison of the structure and the morphology of rainfall fields in both space and time through scales. It was initially tested on CALAMAR and Meteo-France rainfall products before being applied for results confirmation on initial data from a X band radar, acquired by Ecole des Ponts ParisTech in the framework of the European project RainGain and providing data at higher resolution (up to 100 m in space and 1 min in time). The obtained results not only highlight the crucial influence of raw data processing on the scaling behaviour, but also permit to pre-define the conditions when the CALAMAR optimization may worsen the quality of rainfall estimates. Such conditions would be very difficult to detect with widely used conventional methods, which rely on a very limited number of radar pixels (only those containing rain gauges). Further extensions of the proposed methodology open new horizons for the rainfall data merging. While the scientific literature, notably around the TOMACS experiment in Japan and CASA one in the United States, highlights the operational benefits of higher resolution rainfall measurements thanks to X-band radars, its impact on the performance of hydrological models still remains a subject of debate. Indeed previous research, mainly based on conceptual models remains inconclusive. To overcome these limitations, we used two models relying on two very distinct modelling approaches: CANOE (semi-distributed and conceptual) and Multi-Hydro (fully distributed and physically based research model developed at ENPC). An operational version of CANOE and a new much finer configuration, which increases the sensitivity of the model to spatio-temporal variability of small-scale rainfall, were used. Several extensions of the Multi-Hydro were developed, including an optimization of its resolution, which greatly improves its whole functionality. It appears from this work that by taking into account the spatial and temporal variability of small-scale rainfall, the performance of hydrologic models can be increased up to 20%.Overall, we believe that this dissertation contributes to the development of new, reliable, operational tools to use in their full extent the high-resolution X-band data

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Pambrun, Vaitea. "Analyse et modélisation de la nitrification partielle et de la précipitation concomitante du phosphore dans un réacteur à alimentation séquencée." Toulouse, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAT0049.

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Abstract:

Dans le cas du traitement d'effluents concentrés en azote ammoniacal (contenant 300 à 1000 mg N. L-1), une des voies d'optimisation envisageable est la nitrification partielle (avec arrêt au stade des nitrites), pour laquelle le verrou majeur est la conversion stable de l'ammoniaque en nitrite. Un réacteur opérant de manière séquencé (SBR) peut permettre de convertir en totalité l'ammoniaque nitrifiable d'un effluent en nitrites, les principaux paramètres à maîtriser étant le pH, la charge appliquée en azote ammoniacal, ainsi que la durée des cycles (périodes aérées). Un mode de contrôle du réacteur, mis en place au cours de cette étude et basé sur la mesure de l'activité respiratoire, permet d'optimiser la durée des cycles du procédé quelle que soit la concentration en azote ammoniacal de l'effluent à traiter et l'activité des micro-organismes. Ce système a permis d'atteindre une charge éliminée très élevée (2 kg N-NH4 +. M-3 j-1), et de garantir un rendement d'élimination de 100% de l'ammoniaque et une conversion maximale de l'azote en nitrites. Le mécanisme principal permettant de réaliser cette sélection de population semble être l'inhibition par l'ammoniaque. Un modèle qui décrit les deux étapes de la nitrification dans ce type de réacteur a été développé, identifié et validé. L'effluent traité dans cette étude contenant de fortes concentrations en phosphates et un rapport DCO/N faible, la boue produite par le procédé est riche en matière minérale et en bactéries autotrophes. L'étude de la précipitation concomitante du phosphore a montré un taux minimum d'élimination du phosphore de 40%, qui atteint 90% lorsque l'ammonium s'accumule transitoirement dans le réacteur. La réaction biologique, qui conditionne les variations de pH et la concentration en ammonium au cours du temps, génère des modifications de la précipitation. Ces paramètres orientent la précipitation soit vers la struvite, soit vers l'hydroxyapatite, qui ont été identifiés par analyse des spectres de diffraction X. Ce procédé adaptatif constitue une solution intéressante pour traiter simultanément l'azote et le phosphore, en minimisant les besoins énergétiques et en proposant une alternative de valorisation du phosphore
For highly concentrated ammonia effluents (containing 300 to 1000 mg NH4 +-N. L-1), partial nitrification can be used to optimize the treatment process. The most challenging aspect is to maintain a long term stable nitrite accumulation. A sequencing batch reactor allows a total conversion of ammonia to nitrite. The main control parameters are pH, applied load and cycle duration time (aerated periods). Process control, based on on-line oxygen uptake rate, allowed to optimize the process cycle duration time, whatever was the influent ammonia concentration or the biological activity. With this system, a high loading was reached (2 kg NH4 +-N. M-3. J-1), with complete removal of ammonia and a maximal conversion of nitrogen into nitrite. The main biological mechanism was the inhibition of nitrite-oxidizing bacteria by free ammonia (NH3). A mathematical model was developed, calibrated and validated for the description of the two-step nitrification. The effluent used in this work contained a high phosphate concentration and a low COD/N ratio, and produced a sludge enriched in mineral matter and autotrophic bacteria. The concomitant precipitation of phosphorus showed a minimal phosphorus removal efficiency of 40%, reaching 90% when the ammonium concentration in the reactor was high. This adaptive process control offers a promising way to simultaneously treat nitrogen and phosphorus in the same reactor, minimizing energy needs and favoring the possible valorisation of the phosphorus present in the sludge

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Djoufack, Viviane. "Étude multi-échelles des précipitations et du couvert végétal au Cameroun : Analyses spatiales, tendances temporelles, facteurs climatiques et anthropiques de variabilité du NDVI." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690359.

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Abstract:

De par sa géométrie et sa situation géographique (2°N-13°N - 8°E-16°E ; ouverture sur l'océan Atlantique), le Cameroun offre l'avantage de proposer un ensemble représentatif des climats régionaux rencontrés en Afrique tropicale. La diminution des cumuls de précipitations enregistrée dans la région pendant la seconde moitié du XXe siècle, est associée à la récurrence de périodes anormalement sèches, essentiellement au coeur de la saison des pluies. Ces conditions ont amplifié la dégradation du couvert végétal au travers ses contraintes socioéconomiques et démographiques (déforestation, extension des surfaces d'activité). Les conséquences souvent dommageables de la variabilité climatique en général, et des sécheresses en particulier, sur les hommes et leurs activités suscitent l'intérêt de développer des études pour mieux comprendre comment le climat et les pressions naturelles et environnementales interagissent localement. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de diagnostiquer la variabilité multiéchelle (saisonnière, interannuelle, intra-saisonnière, synoptique) des précipitations et les relations qu'elle entretient avec le couvert végétal au sens large qui, à ces latitudes, est associé directement ou non, à la dynamique d'occupation et d'utilisation du sol, particulièrement sur la période 1951-2002. A partir de données de précipitations observées (CRU/ponctuelles), les modes spatiaux de la variabilité ont été définis aux échelles annuelles et interannuelles, par Analyses en Composante Principale (ACP) et la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH). Ces méthodes de classifications ont permis de discriminer cinq zones climatiques, différentes les unes des autres par l'intensité des cumuls et la saisonnalité (unimodal/bimodal). Pour chaque zone, l'attention a été portée sur les paramètres intrasaisonniers qui modulent la variabilité annuelle telle que, les séquences sèches (nombre, longueur, périodes d'occurrence) et les variations des dates de début et de fin des périodes végétatives. La répartition du couvert végétal dans l'espace et dans le temps (1982-2002) a été étudiée, en utilisant des méthodes de classification non supervisée (ISODATA) sur les données de NDVI (Normalized Difference Vegetation index) à 8km de résolution. Enfin, des méthodes statistiques et de télédétection ont permis d'évaluer l'impact des facteurs pluviométriques et anthropogéniques (croissance démographique et utilisation du sol) sur la dynamique du couvert végétal en utilisant des bases de données à plus fine résolution (NDVI/1Km ; Global Land Cover (GLC 2000/1Km)). Ces dernières investigations ont été menées dans le Nord-Cameroun (6°N-13°N - 11°E-16°E), qui est la région la plus sensible des points de vue climatique, économique et environnemental.

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Dissertations / Theses on the topic 'Analyse des précipitations'

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