Academic literature on the topic 'Changements climatiques – Simulation par ordinateur'

Malgré d’intenses recherches, la capacité d’adaptation aux changements climatiques des forêts et des forestiers demeure incertaine. Face à ces incertitudes, les forestiers privés et publics tentent de diversifier leurs pratiques, mais se concentrent principalement sur des actions de technique sylvicole. Le jeu sérieux Foster Forest vise à compléter ces approches techniques à partir d’adaptations socioéconomiques imaginées par les participants. Développée par une équipe de recherche interdisciplinaire, il s’agit à notre connaissance de la première simulation participative de l’évolution d’un massif forestier tempéré dans un scénario d’incertitudes économiques et climatiques. L’article présente la genèse, le déploiement et les apprentissages des ateliers Foster Forest tenus à travers la France. Une nouvelle version « Prospective », gratuite et téléchargeable en ligne, est aussi introduite à l’intention des structures d’animation, de coordination ou de formation forestières.

Les processus hydrologiques variant dans l'espace et dans le temps en fonction de la variabilité spatio-temporelle des entrées météorologiques et de l'occupation du sol ainsi que de la variabilité spatiale de la topographie et de la nature du terrain, un modèle conçu pour bénéficier des données provenant de la télédétection et des SIG a été développé. Les principaux objectifs poursuivis étaient: l'application au plus grand nombre de bassins possible, une sélection d'algorithmes permettant de tenir compte des données disponibles, un minimum d'étalonnage, la facilité de transfert d'un bassin à l'autre, la programmation des algorithmes sur micro-ordinateur avec une interface très conviviale. La structure d'écoulement à l'intérieur d'un bassin versant est obtenue de manière informatisée à partir d'une discrétisation des altitudes rencontrées dans la zone d'intérêt, en mailles carrées de dimensions données, d'où l'on tire les pentes et les orientations de chaque maille, puis le bassin versant en amont de la maille identifiée comme exutoire, le réseau hydrographique, les sous-bassins versants et, finalement, les unités hydrologiques relativement homogènes (UHRH), définies sur la base de ces sous-bassins, en les regroupant ou les divisant au besoin. Un logiciel spécifique pour ce faire a été développé: PHYSITEL. Selon la conception très modulaire adoptée pour HYDROTEL, chaque sous-modèle offre généralement plus d'une option de simulation, afin de tenir compte des données disponibles sur le bassin versant traité. Les simulations peuvent être réalisées en considérant comme unité de simulation du bilan hydrologique vertical les mailles originales constituant le bassin ou les UHRH. Des exemples de simulation des débits à l'aide du modèle HYDROTEL sur divers bassins versants situés au Canada (Québec, Ontario, Colombie-Britannique) et dans le sud de la France sont présentés. Ces simulations indiquent que les différents algorithmes du modèle réagissent bien et qu'il est possible de considérer son application sur des bassins très divers situés sous des conditions climatiques variées. Des tests plus poussés sont en cours afin de mieux cerner la sensibilité des divers algorithmes aux données d'entrée ainsi que leur interchangeabilité.

Les stratégies d’adaptation des environnements urbains aux changements climatiques, comme le développement de parcs urbains ou la révision des règles d’urbanisme, ne porteront leurs fruits qu’à moyen et long termes. Dans l’intervalle, des solutions palliatives doivent être mises en œuvre. Elles se déploient souvent sous la forme d’installations éphémères ou durables capables de proposer des opportunités de rafraîchissement en différents points de l’espace public. Ces dispositifs de rafraîchissement se développent dans les grandes villes depuis deux décennies et mettent en œuvre une grande diversité de techniques. Face aux investissements que représentent de tels aménagements, les pouvoirs publics sont demandeurs de connaissances sur leur capacité à répondre aux enjeux d’habitabilité des espaces publics sous la canicule. Il s’agit de savoir si ces « points frais » ont un réel pouvoir de rafraîchissement et s’ils sont appropriés par les citadins lorsque les températures augmentent. C’est pour apporter des réponses à ce type de questions et mieux connaître les spécificités des dispositifs urbains de rafraîchissement que nous avons développé une démarche multidisciplinaire basée notamment sur un système de métrologie climatique mobile original. Nous avons mis en œuvre ce système pour étudier différents dispositifs de rafraîchissement estival à Nantes et à Paris. La première partie de l’article décrit le synopsis de notre démarche qui se développe suivant quatre approches portant successivement sur l’analyse architecturale et urbaine du dispositif et de son environnement proche, la simulation d’ensoleillement dans le dispositif et son environnement, la métrologie climatique associant des instruments fixes et mobiles, ainsi que des observations d’usage du dispositif en situation de forte chaleur. La deuxième partie décrit plus en détail les principes de métrologie climatique que nous proposons. La troisième partie illustre la méthode par une étude de cas réalisée en 2022 en collaboration avec Nantes Métropole.

Cette thèse met en perspective un ensemble d’éléments des scénarios socio-économiques sous l’angle de la modélisation du climat. Ces éléments contribuent à améliorer la compréhension de l’état actuel des sciences du climat en ce qui concerne les scénarios. En parallèle, ces éléments montrent le potentiel du récent modèle compact du système Terre OSCAR v2.2.Le premier élément concerne l’incertitude des émissions. Bien que les inventaires d’émissions soient incertains, nous ignorons dans quelle mesure ces incertitudes affectent les projections climatiques. Nous quantifions cet impact pour les émissions des énergies fossiles, la principale cause du changement climatique. Nous montrons que ces incertitudes dans les émissions sont amenées à augmenter avec l’utilisation des énergies fossiles non-conventionnelles, mais qu’elles n’augmentent pas de manière significative l’incertitude dans les projections climatiques. Ceci est vrai pour la majeure partie des variables, comme l’augmentation de la température moyenne de surface, mais pas pour certaines qui sont d’intérêt pour la qualité de l’air.Le second élément est une analyse climatique des récents scénarios Shared Socio-Economic Pathways. Nous identifions des failles dans la base de données, que nous comblons. Sur cette base, nous calculons les projections climatiques des scénarios SSP. Nous montrons la présence d’incohérence dans l’utilisation des émissions CO2 dues à l’utilisation des terres (LUC) calculées par les modèles intégrés (IAMs) et des variables associées à l’utilisation des terres. Nous identifions des compromis dans les réductions d’émissions pour l’atténuation du changement climatique. Nous réévaluons de manière plus robuste les budgets carbone. Les incertitudes dans les élévations de températures sont examinées en détail.Le troisième élément concerne les émissions négatives. La plupart des scénarios qui limitent le changement climatique bien en dessous de 2°C par rapport au préindustriel, respectant ainsi l’Accord de Paris, utilisent des émissions négatives. A l’aide d’une version développée de OSCAR v2.2, nous calculons les implications pour le système Terre de plusieurs aspects des techniques d’absorption de dioxyde de carbone (CDR). Nous identifions les réversibilités des différentes parties du système terre, et évaluons le potentiel de refroidissement de ces techniques. Nous montrons aussi que la reforestation pourrait être moins apte à atténuer le changement climatique, du fait du changement dans l’albedo de surface. Par ailleurs, le potentiel d’alcalinisation des eaux de surfaces pour atténuer le changement climatique pourrait être inférieur à celui initialement estimé.Dans l’ensemble, cette thèse identifie des défauts dans le développement actuel des scénarios. Certains ne constituent pas un problème pour les projections climatiques, comme les incertitudes dans le calcul des émissions. D’autres nécessitent une attention particulière, comme le calcul des émissions CO2 dues au LUC par les IAMs ou l’éventuelle surestimation des capacités des techniques de CDR. Ce travail renforce l’urgence du besoin d’atténuation du changement climatique
This thesis puts into perspective different elements of socio-economic scenarios from a climate change modelling point of view. These elements contribute at improving the comprehension of the current state of climate sciences regarding the scenarios. In the meantime, these elements demonstrate the potential of the recent reduced-form Earth System Model OSCAR v2.2.The first element concerns the uncertainty of emissions. Although emission inventories are uncertain, we ignore what impact on climate change have these uncertainties. We quantify this impact for fossil-fuel emissions, the major contributor to climate change. We show that the uncertainties in emissions are expected to increase with the use of non-conventional fuels, but that they do not increase significantly the uncertainty from Earth system modelling in variables, such as the increase in global surface temperature.The second element is a climate assessment of the recent Shared Socio-economic Pathways (SSP) scenarios. We identify loopholes in the SSP database, and we complete it to calculate the climate projections under these scenarios. Our conclusions suggest inconsistencies in CO2 emissions from Land Use Change (LUC) calculated by the Integrated Assessment Models and in the associated land variables. We identify trade-offs between greenhouse gases in the mitigation of climate change. Using a robust assessment, new carbon budgets are proposed. The uncertainties in increases in global surface temperature are discussed.The third element concerns the negative emissions. Most climate scenarios limiting global warming well below 2°C above preindustrial levels, thus respecting the Paris Agreement, use negative emissions. Using a developed version of OSCAR v2.2, we evaluate the implications for the Earth system of different aspects of different Carbon Dioxide Removal (CDR) technologies. We identify the reversibility in the different components of the Earth system and calculate the cooling potential of carbon dioxide removal technologies. We also show that the potential of afforestation/reforestation techniques may be impeded by the change in albedo, and that the potential of oceanic enhanced weathering may be lower than expected.Overall, this thesis identifies loopholes in the current development of scenarios. Some do not hinder current conclusions regarding climate change, such as the uncertainties in emission inventories. Others call for further analysis, such as the inconsistencies in the use of CO2 emissions from LUC or the eventual overestimation of the potential of some CDR technologies. It emphasizes the need for an urgent mitigation of climate change

Mes travaux de thèse ont porté sur l’évaluation de l’influence du forçage solaire sur la variabilité climatique du dernier millénaire, à l’aide du modèle couplé IPSLCM4_v2. Pour cela, j’ai réalisé deux simulations numériques du climat du dernier millénaire avec ce modèle, une simulation de contrôle et une simulation forcée (SGI) avec des reconstructions de l’irradiance solaire totale, de la concentration en CO2 et des paramètres orbitaux sur le dernier millénaire. Les principaux résultats de la thèse sont : les forçages affectent significativement la variance des températures pour une étendue géographique supérieure à 5. 106km² (échelle de l’Europe), ce qui a donné un cadre spatial aux comparaisons modèles-données. A l’échelle de l’hémisphère nord, l’amplitude de la variabilité simulée dans SGI est en accord avec les reconstructions de températures. Un désaccord majeur est relevé entre les reconstructions de températures de l’hémisphère nord et la simulation SGI entre 1000 et 1200 AD au moment de l’Optimum Médiéval. L’étude de la signature du forçage solaire sur l’Europe a montré qu’il apparaissait clairement dans les simulations forcées du projet ANR ESCARSEL, mais de manière beaucoup moins évidente dans une reconstruction des températures. La conclusion de mes travaux est que le forçage solaire ne peut pas expliquer la totalité de la variabilité séculaire des températures entre 1000 et 1850 AD, que ce soit à l’échelle de l’hémisphère nord ou sur l’Europe
My work during my PhD has been the evaluation of the influence of solar forcing on climate variability during the last millennium with the IPSLCM4_v2 coupled model. I achieved two numerical simulations of the climate of the last millennium for this purpose. The first one consists in a millennium-long control integration, and the second one (SGI) was forced by reconstructions of the Total Solar Irradiance, CO2 concentrations and orbital parameters during the last millennium. The main results of my thesis are : the forcings significantly affect the temperature variance for geographical extent wider than 5. 106km² (extent of Europe). This result brought the spatial framework for model-data comparisons. The simulated amplitude of the Northern Hemisphere temperature variability is in agreement with the temperature reconstructions. A mismatch has been evidenced between SGI and the reconstructions between 1000 and 1200 AD, during the so-called Medieval Warm Period. The study of the forcings signature in Europe has shown that solar forcing appears clearly in numerical simulations from the ANR ESCARSEL project, but it much weaker in the studied temperature reconstruction. The conclusion of my work is that the solar forcing used in the simulation does not allow explaining totally the secular temperature evolution between 1000 and 1850 AD, either on the Northern Hemisphere or in Europe

Le but principal de cette thèse était de réaliser une simulation du climat du XXIème siècle, en tenant compte non seulement des émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols produites par l'activité humaine, mais aussi des changements de végétation résultant du développement démographique et économique et des rétroactions climatiques. Pour réaliser cette simulation, il a été décidé d'utiliser le modèle d'impact intégré IMAGE2. 2 (développé au RIVM, en Hollande) qui simule l'évolution de la concentration des gaz à effet de serre et de la végétation, et de le coupler au modèle climatique de circulation générale ARPEGE/OPA, disponible au CNRM. Avant de réaliser la simulation couplée proprement dite, des expériences de sensibilité de chacun des deux modèles au forçage produit par l'autre ont été réalisées. Finalement, la simulation couplée a montré qu'à l'échelle du siècle les interactions entre le climat et la végétation sont relativement peu importantes
The main objective of this work has been to run a climate simulation of the 21st century that includes not only greenhouse gases and aerosols emitted by human activity but also land-use and land-cover changes. To achieve this goal, the integrated impact model IMAGE2. 2 (developed at RIVM, The Netherlands) was used, which simulates the evolution of greenhouse gases concentrations as well as land-cover changes. This model has been coupled to the general circulation model ARPEGE/OPA provided by the CNRM. Before coupling the models, sensitivity experiments with each model have been performed to test their respective sensitivity to the forcing of the other. Ultimately, a simulation with the two models coupled together has shown that interactions between climate and vegetation are not of primary importance for century scale studies

La thèse vise à étudier le rôle du volcanisme ainsi ses impacts sur la variabilité climatique hivernale (spécialement l'ONA) dans le secteur Atlantique Nord-Méditerranée à l'échelle interannuelle. La première partie est consacrée à la caractérisation du signal d'ONA en hiver à la suite d'éruptions volcaniques stratosphériques grâce à trois simulations transitoires du dernier millénaire (500-1849 CE) par IPSL-CM6A-LR dans le cadre de PMIP4. La robustesse et la sensibilité de réponse liée à la latitude, la saison et la magnitude des éruptions sont ainsi explorées. La deuxième partie étend plus loin pour décrypter le mécanisme concernant différentes composantes radiatives du forçage volcanique (le refroidissement de la surface et le réchauffement du stratosphère). Le travail est axé sur trois 25-membres ensembles de simulation par IPSL-CM6A-LR suivant le protocole VolMIP sur l'éruption tropicale Mt. Pinatubo (Philippines, juin 1991), la meilleure observée. Les expériences de sensibilité indiquent que la signature d’ONA positive de surface dans nos expériences de modèle est principalement attribuée au réchauffement dans la basse stratosphère tropicale qui génère des vents zonaux subtropicaux plus forts à travers le bilan de vent thermique et accélère le vortex polaire. Les propagations d'ondes planétaires stationnaires jouent également des effets de modulations indispensables
The PhD work aims at studying the role of volcanism in influencing winter climate variability (especially, NAO) over the North Atlantic-Mediterranean sector at inter-annual scale. The first part is devoted to characterizing the simulated NAO signal in winters following stratospheric volcanic eruptions using three long transient simulations of the past millennium (500-1849 CE) by IPSL-CM6A-LR in the frame of PMIP4. The robustness and sensitivity of the response related to the latitude, season and strength of the eruptions are also explored. The second part extends further to decrypt the physical mechanism regarding different components of volcanic radiative forcing (the surface cooling and stratospheric warming). The work focuses on three 25-members ensemble simulations by IPSL-CM6A-LR following the VolMIP protocol for the well observed Mt. Pinatubo tropical eruption (Philippines, June 1991). Sensitivity experiments indicate that the surface positive NAO signature in our model experiments is primarily attributable to heating in the lower tropical stratosphere which generates stronger subtropical zonal winds through the thermal wind balance and accelerates the polar vortex. Stationary planetary wave propagations are also playing indispensable modulations effects

Cette thèse met en perspective un ensemble d’éléments des scénarios socio-économiques sous l’angle de la modélisation du climat. Ces éléments contribuent à améliorer la compréhension de l’état actuel des sciences du climat en ce qui concerne les scénarios. En parallèle, ces éléments montrent le potentiel du récent modèle compact du système Terre OSCAR v2.2.Le premier élément concerne l’incertitude des émissions. Bien que les inventaires d’émissions soient incertains, nous ignorons dans quelle mesure ces incertitudes affectent les projections climatiques. Nous quantifions cet impact pour les émissions des énergies fossiles, la principale cause du changement climatique. Nous montrons que ces incertitudes dans les émissions sont amenées à augmenter avec l’utilisation des énergies fossiles non-conventionnelles, mais qu’elles n’augmentent pas de manière significative l’incertitude dans les projections climatiques. Ceci est vrai pour la majeure partie des variables, comme l’augmentation de la température moyenne de surface, mais pas pour certaines qui sont d’intérêt pour la qualité de l’air.Le second élément est une analyse climatique des récents scénarios Shared Socio-Economic Pathways. Nous identifions des failles dans la base de données, que nous comblons. Sur cette base, nous calculons les projections climatiques des scénarios SSP. Nous montrons la présence d’incohérence dans l’utilisation des émissions CO2 dues à l’utilisation des terres (LUC) calculées par les modèles intégrés (IAMs) et des variables associées à l’utilisation des terres. Nous identifions des compromis dans les réductions d’émissions pour l’atténuation du changement climatique. Nous réévaluons de manière plus robuste les budgets carbone. Les incertitudes dans les élévations de températures sont examinées en détail.Le troisième élément concerne les émissions négatives. La plupart des scénarios qui limitent le changement climatique bien en dessous de 2°C par rapport au préindustriel, respectant ainsi l’Accord de Paris, utilisent des émissions négatives. A l’aide d’une version développée de OSCAR v2.2, nous calculons les implications pour le système Terre de plusieurs aspects des techniques d’absorption de dioxyde de carbone (CDR). Nous identifions les réversibilités des différentes parties du système terre, et évaluons le potentiel de refroidissement de ces techniques. Nous montrons aussi que la reforestation pourrait être moins apte à atténuer le changement climatique, du fait du changement dans l’albedo de surface. Par ailleurs, le potentiel d’alcalinisation des eaux de surfaces pour atténuer le changement climatique pourrait être inférieur à celui initialement estimé.Dans l’ensemble, cette thèse identifie des défauts dans le développement actuel des scénarios. Certains ne constituent pas un problème pour les projections climatiques, comme les incertitudes dans le calcul des émissions. D’autres nécessitent une attention particulière, comme le calcul des émissions CO2 dues au LUC par les IAMs ou l’éventuelle surestimation des capacités des techniques de CDR. Ce travail renforce l’urgence du besoin d’atténuation du changement climatique
This thesis puts into perspective different elements of socio-economic scenarios from a climate change modelling point of view. These elements contribute at improving the comprehension of the current state of climate sciences regarding the scenarios. In the meantime, these elements demonstrate the potential of the recent reduced-form Earth System Model OSCAR v2.2.The first element concerns the uncertainty of emissions. Although emission inventories are uncertain, we ignore what impact on climate change have these uncertainties. We quantify this impact for fossil-fuel emissions, the major contributor to climate change. We show that the uncertainties in emissions are expected to increase with the use of non-conventional fuels, but that they do not increase significantly the uncertainty from Earth system modelling in variables, such as the increase in global surface temperature.The second element is a climate assessment of the recent Shared Socio-economic Pathways (SSP) scenarios. We identify loopholes in the SSP database, and we complete it to calculate the climate projections under these scenarios. Our conclusions suggest inconsistencies in CO2 emissions from Land Use Change (LUC) calculated by the Integrated Assessment Models and in the associated land variables. We identify trade-offs between greenhouse gases in the mitigation of climate change. Using a robust assessment, new carbon budgets are proposed. The uncertainties in increases in global surface temperature are discussed.The third element concerns the negative emissions. Most climate scenarios limiting global warming well below 2°C above preindustrial levels, thus respecting the Paris Agreement, use negative emissions. Using a developed version of OSCAR v2.2, we evaluate the implications for the Earth system of different aspects of different Carbon Dioxide Removal (CDR) technologies. We identify the reversibility in the different components of the Earth system and calculate the cooling potential of carbon dioxide removal technologies. We also show that the potential of afforestation/reforestation techniques may be impeded by the change in albedo, and that the potential of oceanic enhanced weathering may be lower than expected.Overall, this thesis identifies loopholes in the current development of scenarios. Some do not hinder current conclusions regarding climate change, such as the uncertainties in emission inventories. Others call for further analysis, such as the inconsistencies in the use of CO2 emissions from LUC or the eventual overestimation of the potential of some CDR technologies. It emphasizes the need for an urgent mitigation of climate change

L'objectif initial de cette thèse est d'apporter une solution à ce problème en proposant, premièrement, une approche cognitive basée sur le paradigme appelé Belief-Desire-Intention (BDI) pour représenter les processus de prise de décision des acteurs humains, et deuxièmement, une validation de cette approche dans le contexte d'un modèle complet de changement d'usage des sols dans lequel la plupart des facteurs cités ci-dessus sont également simulés. Le résultat de ce travail est une approche générique qui a été validée sur un modèle intégrant le changement d'usage des sols d'une région située dans le Delta du Mékong au Vietnam. Nos contributions principales sont les suivantes : Intégration d’une architecture BDI au sein d'une plateforme de modélisation à base d'agents (GAMA) ;Conception d’un cadre générique baptisé « Multi-Agent Based Land-Use Change » (MAB-LUC) permettant de modéliser et de simuler les changements d’usage des sols en prenant en compte les décisions des agriculteurs ;Proposition d’une solution permettant d’intégrer et d’évaluer les facteurs socio-économiques et environnementaux dans le cadre de la planification agraire et d’intégrer MAB-LUC dans le processus existant proposé par la FAO.Ce travail, au-delà du cas d’étude concernant le Delta du Mékong, a enfin été conçu de façon générique afin que la méthodologie utilisée puisse être généralisée à la modélisation de systèmes socio-écologiques où les facteurs humains doivent être représentés avec précision
The initial goal of this thesis has been then to address this problem by proposing, on one hand, a cognitive approach based on the Belief-Desire-Intention (BDI) paradigm to represent the decision-making processes of human actors in agent-based models and, on the second hand, a validation of this approach in a complete land-use change model in which most of the factors cited above have also been simulated.The outcome of this work is a generic approach, which has been validated in a complex integrated land-use change model of a small region of the Vietnamese Mekong Delta. Our main contributions have been:The integration of the BDI architecture within an agent-based modeling platform (GAMA); The design of the Multi-Agent Based Land-Use Change (MAB-LUC) framework that can take into account the farmers’ decision-making in the land-use change processes;The proposal of a solution to assess the socio-economic and environmental factors in land-use planning and to integrate the MAB-LUC framework into the land-use planning process of. I conclude by showing that this work, designed in a generic fashion, can be reused and generalized for the modeling of complex socio-ecological systems where individual human factors need to be represented accurately

Notre thèse porte sur l'histoire de la modélisation du climat de la fin des années 1960 aux années 2000, abordée à partir des pratiques de modélisation dans les deux centres développant un modèle de climat en France : le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) du CNRS (ainsi que l'Institut Pierre Simon Laplace, fédération de laboratoires de la région parisienne) et l'organisme national de prévision météorologique, Météo-France. Après un retour sur les premiers modèles numériques de climat, nous retraçons l'évolution de la modélisation au LMD et à Météo-France, et comparons les institutions, les trajectoires des chercheurs et les façons de travailler très différentes de ces organismes, déterminées par les cultures institutionnelles. Nous décrivons quelques pratiques de modélisation, notamment les paramétrisations et les validations des modèles par les données, et analysons les spécificités de ces pratiques scientifiques liées à l'usage de l'ordinateur. Revenant sur un moment charnière de l'histoire de la modélisation en France, le début des années 1990 où ont eu lieu des recompositions institutionnelles et scientifiques qui ont permis d'aborder les couplages des modèles et les simulations du climat futur, nous analysons la façon dont les modélisateurs français se sont confrontés à la question du changement climatique, et notamment à la participation aux prévisions climatiques du GIEC. Enfin, nous abordons l'extension de la modélisation du climat à celle du « Système -Terre », intégrant d'autres milieux, cycles et interactions, pour nous interroger sur les mutations que ces changements induisent dans les pratiques des modélisateurs
Our thesis relates to the history of climate modelling from the end of the nineteen sixties to the beginning of this century, focusing on the modelling practices in the two centres developing a climate model in France: the Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) from the CNRS (and the Institut Pierre Simon Laplace, a fédération of laboratories in and around Paris) and the national organism for vveather forecast, Météo-France. Starting with the first numerical climate models, we trace the évolution of modelling at LMD and Météo-France, and compare the institutions, the carecrs of the researchers and the very différent ways of working in thèse two organisms, determined by their institutional cultures. We describe several modelling practices, in particular the parametrization and validation of models by data, and we analyse the specificities of the scientific practices related to the use of computer. Returning to a critical transitional period in the history of modelling in France, the beginning of the nineties, whcn institutional and scientific reconfigurations allowed coupling of models and simulations of future climate, we analyse the way French modellers confronted the problem of climate change, especially the contribution to IPCC climate prévisions. Finally, we address the expansion of climate modelling to « Earth System », integrating other environments, cycles and interactions, and we discuss the mutations that thèse changes are generating in the working practices of modellisers

Le rayonnement solaire incident en surface, principale source d'énergie pour la vie sur Terre et pour la ressource photovoltaïque, présente de fortes variabilités spatio-temporelles en raison notamment de l'influence des propriétés de l'atmosphère.L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la variabilité récente et l'évolution future de l'environnement solaire en région Hauts-de-France (HdF), caractérisée par une forte influence de conditions nuageuses et des niveaux significatifs de pollution particulaire.Nous utilisons d'abord les mesures coïncidentes continues des propriétés optiques des aérosols et du rayonnement solaire incident à la surface effectuées à Lille entre 2010 et 2022. La mise au point d'une classification des conditions d'ensoleillement en trois catégories (ciel clair, ciel nuageux avec soleil visible ou non) permet d'obtenir des climatologies de l'environnement solaire par type de situations. Par ailleurs, l'utilisation d'une décomposition multivariée basée sur des simulations du transfert radiatif permet d'analyser l'influence de la variabilité des nuages et des aérosols atmosphériques sur celle de l'environnement solaire mesurée à Lille. Le printemps et l'été, deux saisons clefs en termes de ressource solaire, sont marquées par des conditions moins nuageuses et des concentrations en aérosols élevées. Au printemps, l'effet des aérosols est maximum, avec une réduction du flux global incident de l'ordre de -9 W/m² en moyenne (-23 W/m², en l'absence de nuages dans la direction du Soleil). Les aérosols modifient considérablement la partition entre le flux direct et diffus, augmentant la proportion de diffus d'un facteur 2 en moyenne en ciel clair. A Lille, notre analyse met également en évidence une tendance sur la période d'étude à l'augmentation des flux global et direct (de l'ordre de +4 W/m²/an) pour ces deux saisons, en lien notamment avec une diminution de la fréquence des conditions nuageuses.Afin d'étendre spatialement l'étude menée à Lille à l'ensemble de la région HdF et ses environs, nous utilisons les simulations climatiques du modèle régional ALADIN-Climat incluant le schéma d'aérosol TACTIC. L'analyse d'un premier jeu de simulations en mode HINDCAST sur la période 2010-2020 montre des scores de comparaisons satisfaisants avec les mesures de flux et d'aérosols effectuées sur plusieurs sites de notre zone d'étude. Cette approche met également en évidence un maximum d'ensoleillement et de flux global au printemps et en été, en particulier sur le sud de la région d'étude, la Manche et la Mer du Nord, ainsi que des niveaux particulièrement élevés d'aérosols sur le Bénélux et la région HdF. De plus, la tendance récente à l'augmentation du flux global mesurée à Lille en lien avec la diminution de la fréquence des conditions nuageuses, est confirmée par ALADIN-Climat sur une large part de la région.Enfin, nous analysons, à l'aide de trois jeux supplémentaires de simulations d'ALADIN-Climat en mode climatique, l'évolution future possible, au printemps et en été, de l'environnement solaire aux horizons 2050 et 2100, par rapport à la période 2005-2014, pour deux scénarios climatiques CMIP6 contrastés. Pour le scénario SSP1-1.9 relativement optimiste, ALADIN-Climat projette une augmentation du flux global au printemps et en été en 2100, en particulier sur l'Angleterre et l'est de la zone d'étude, en lien avec une diminution coïncidente de la fraction nuageuse et des aérosols. Pour le scénario SSP3-7.0 plus pessimiste, ALADIN-Climat simule au contraire une diminution significative du flux global sur l'ensemble de la zone pour les deux saisons, en lien avec une augmentation des aérosols et de la vapeur d'eau. En été, ALADIN-Climat simule une diminution de la couverture nuageuse qui compense, plus en 2050 qu'en 2100, ces premiers effets. Au printemps, les simulations projettent au contraire une augmentation de la couverture nuageuse, qui accentue la diminution du flux global dès 2050
The solar radiation incident at the surface, primary source of energy for life on Earth and for photovoltaic resources, exhibits strong spatiotemporal variabilities, mainly due to the influence of atmospheric properties.The main objective of this thesis is to analyze the recent variability and future evolution of the solar environment in the Hauts-de-France region (HdF), which is characterized by a strong influence of cloudy conditions and significant levels of particulate pollution.We first use continuous coincident measurements of aerosol optical properties and incident solar radiation at the surface conducted in Lille between 2010 and 2022. The development of a classification of sunshine conditions into three categories (clear sky, cloudy sky with visible or non-visible sun) allows us to obtain solar environment climatologies for the different situations. Furthermore, the use of a multivariate decomposition based on radiative transfer simulations allows us to analyze the influence of cloud and atmospheric aerosol variability on the measured solar environment in Lille. Spring and summer, two key seasons in terms of solar resource, are marked by less cloudy conditions and high aerosol concentrations. In spring, the aerosol direct radiative effect is maximum, with an average reduction of the incident global irradiance of about -9 W/m² (-23 W/m² in the absence of clouds in the direction of the Sun). Aerosols significantly alter the partition between direct and diffuse solar radiation, increasing the proportion of diffuse irradiance by a factor of 2 on average under clear skies. In Lille, our analysis also highlights a trend over the study period of increasing global and direct solar flux (approximately +4 W/m²/year) for these two seasons, in connection with a decrease in the frequency of cloudy conditions.To spatially extend the study conducted in Lille to the entire HdF region and its surroundings, we use climate simulations from the ALADIN-Climat regional model, which includes the TACTIC aerosol scheme. Analysis of a first set of HINDCAST simulations for the period 2010-2020 shows satisfactory comparisons with flux and aerosol measurements from several sites in our study area. This approach also highlights maximum sunshine and global flux in spring and summer, especially in the southern part of the study region, the English Channel, and the North Sea, as well as particularly high levels of aerosols over the Benelux and the HdF region. Furthermore, the recent increasing trend of the global irradiance measured in Lille due to the decrease in the frequency of cloudy conditions is confirmed by ALADIN-Climat over a large part of the region. Finally, using three additional sets of ALADIN-Climat simulations in climate mode, we analyze the possible future evolution, in spring and summer, of the solar environment in 2050 and 2100 compared to the period 2005-2014 for two contrasting CMIP6 climate scenarios. For the relatively optimistic SSP1-1.9 scenario, ALADIN-Climat projects an increase in global flux in spring and summer in 2100, especially over England and the eastern part of the study area, in connection with a coincident decrease in cloud cover and aerosols. For the more pessimistic SSP3-7.0 scenario, ALADIN-Climat simulates, on the contrary, a significant decrease in global flux across the entire region for both seasons, in connection with an increase in aerosols and water vapor. In summer, ALADIN-Climat simulates a decrease in cloud cover that compensates for these initial effects, more so in 2050 than in 2100. In spring, the simulations project an increase in cloud cover, which amplifies the decrease in global flux as early as 2050

Ce travail de thèse porte sur la simulation interactive du comportement mécanique de corps biologiques. Nous nous sommes intéressés à la modélisation de deux aspects de la mécanique des tissus biologiques : les déformations et les ruptures. Pour aborder la modélisation des déformations, nous nous appuyons sur une étude bibliographique de la mécanique des milieux continus et des modèles déformables développés en informatique. Nous proposons ensuite un modèle volumique du foie humain de type masses-connecteurs. Ce modèle présente un comportement hétérogène et non-linéaire, conformément à la réalité. L'hétérogéneité du modèle du foie est obtenue en paramétrant la viscosité des connecteurs defacon différente pour ceux de la surface de modèle (capsule de Glisson) et ceux de son intérieur (parenchyme). Son caractère non-linéaire est modélisé par des connecteurs répondant à une loi de comportement polynomiale de degrè trois. le modèle du foie humain peut être manipulé de facon interactive à l'aide d'un dispositif à retour d'efforts. Nous proposons ensuite une approche pour modéliser en temps-réel les changements de topologie , c'est à dire la rupture ou la découpe de modèles déformables. Notre méthode permet de borner l'augmentation de la complexité des modèles dont la topologie est modifiée, augme,tation due aux opérations de remaillage. POur cela, au lieu de "détruire" des primitives de simulation ou de les "subdiviser", comme cela est proposé dans la littérature, notre approche les "sépare"les unes des autres. Les algorithmes de changement de topologie proposés et implantés offrent une méthode générique pour simuler la rupture et la découpe de corps surfaciques, de facon interactive.