Dissertations / Theses: 'Dunes – Effets du vent'

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Beladjine, Djaoued. "Étude expérimentale du processus de collision d'une bille sur un empilement granulaire : application au mécanisme de saltation dans le transport éolien." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S036.

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Abstract:

Les grains de sables transportés par le vent dans le désert se déplacent par bonds successifs sur un lit granulaire ; lors de leur impact sur le sol, ils peuvent éjecter d’autres grains. Afin d’étudier ce processus, nous avons réalisé une expérience modèle de collision d'une bille sur un empilement de billes identiques. Nous avons réalisé une étude systématique en faisant varier nos paramètres de contrôle (vitesse et angle d’impact) dans une large gamme. Les résultats obtenus montrent que la bille incidente, lors du rebond, dissipe moins d'énergie pour des impacts rasants, mais qu’en contrepartie, le nombre des grains éjectés est dans ce cas moins important. Les caractéristiques moyennes des éjectats (vitesse et angle d’éjection) sont, au premier ordre, insensibles aux caractéristiques cinématiques de la bille incidente. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que l’énergie cinétique totale des éjectats est directement proportionnelle à la fraction d'énergie fournie au lit
Sand grains transported by the desert wind move in successive jumps on a granular bed. During the impact, they can eject other grains. To study this process, we collided a single bead on a packing of identical grains. We reported the experiment for a broad range of incident speeds and impact angles. The results show that, although the incident bead dissipates less energy for grazing impacts, the number of ejected grains is smaller in this case. The mean values of the ejection speed and ejection angle are, to first order, insensitive to the kinematics characteristics of the incident bead. In addition, the total kinetic energy of ejected beads is directly proportional to the fraction of incident energy given

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Lamy, Antoine. "Processus éolien et son transport sédimentaire associé en condition de vent de terre sur le système dune-plage." Electronic Thesis or Diss., Perpignan, 2024. http://www.theses.fr/2024PERP0015.

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Abstract:

Ce travail doctoral a pour objectif de caractériser la dynamique éolienne sur un système dune-plage sous l'influence des vents de terre dominants. Pour y répondre, le site de Leucate-Plage est un candidat idéal en raison de la présence de la Tramontane, un vent de terre de Nord-Ouest soufflant plus de 70 % du temps. Ce site présente également une unique dune peu développée, un aspect microtidal et des tempêtes marines rares, mais parfois intenses. Ces caractéristiques font de cette zone d'étude un des systèmes dune-plage représentatifs des littoraux du Golfe du Lion. Ces recherches montrent par l'utilisation complémentaire des observations et de la modélisation qu'une dune de petite taille peut malgré tout avoir des effets significatifs sur la dynamique éolienne. Ce travail met en évidence une zone de séparation et de recirculation du vent dans la région sous le vent de la dune lors d'un vent perpendiculaire. Cependant, celle-ci n'occasionne pas de transport vers le pied de la dune. Peu importe les vitesses de vent incidentes, les vitesses seuils de déplacement des grains ne sont jamais atteintes dans cette zone de recirculation. La dune de Leucate-Plage étant anthropique, des variations longitudinales de sa morphologie sont observées dues à des différences de techniques de construction. Elles occasionnent des perturbations de l'écoulement duvent et du transport éolien variables. Dans certains cas, le vent au passage de la dune est uniquement dévié et moins atténué permettant le déplacement des sédiments. Dans tous les cas, le vent sera accéléré à l'approche de la crête de dune d'autant plus fort que le vent est perpendiculaire, atteignant jusqu'à 2 fois la vitesse du vent incident. Le déplacement de ces sédiments est dépendant de nombreux facteurs de contrôle, parmi eux, ce travail s'est concentré sur la granulométrie qui est souvent négligée dans les études. Les résultats montrent pourtant que ce paramètre peut avoir de fortes conséquences sur les taux de transport observés et calculés. Dans un environnement présentant de fortes variations de la taille des grains au cours du temps, les taux de transport calculés à l'échelle annuelle peuvent être plus de 75 fois différents de ceux observés. Dans le cas des vents de terre, la distribution des vitesses et du transport éolien associé est inégale sur la plage, une accentuation de ces derniers est observée en s'éloignant de la dune. Ainsi, les taux de transport peuvent aisément dépasser les 100 kg/m/h à l'extrémité de la plage au niveau de la berme. La conséquence de ce transport éolien dirigé vers la mer peut entraîner une érosion significative de la plage aérienne en fonction des vitesses de vent et de l'état granulométrique de la plage. Celle-ci peut atteindre des valeurs supérieures à 50 cm sur la berme en quelques heures. Cette thèse met donc en avant l'impact des vents de terre sur un littoral microtidal ainsi que l'influence d'une dune artificielle et de ses méthodes de construction sur l'écoulement et le transport sédimentaire éolien. Elle met également en garde sur l'utilisation d'une taille de grain appropriée pour le calcul des taux de transport éolien dans un environnement à granulométrie hétérogène
This Research aims to characterize the aeolian processes on a beach-dune system under prevailing offshore winds. To achieve this, the site of Leucate-Plage has been chosen due to the Tramontane, an offshore wind blowing more than 70 % of thetime. This field site is composed of a small foredune on a microtidal area sometimes hit by intense marine storms. These characteristics make this site one of the representative coastal areas present on the Gulf of Lion. This research demonstrates, using observations and modelisations, that a small dune can nonetheless have significant effects on aeolian dynamics. This work highlights an area of wind separation and recirculation in the leeward region of the dune during perpendicular wind. However, this does not cause transport towards the dune foot because, regardless of the incident wind speeds, the threshold shear velocity for grain movement is never reached in this recirculation zone. the dune at Leucate-Plage is human-made, this cause longitudinal variations in its morphology due to different construction methods. These variations create variable disturbances in wind flow and aeolian transport. In some cases, with gentler dune slopes, the wind is not separated but only deflected and much less attenuated when passing over the dune, allowing sediment transport in the lee side. In all cases, the wind is accelerated approaching the dune crest, especially when the wind is perpendicular, reaching up to twice the speed of the incident wind. Aeolian sand transport depends on many control factors, this work focused on the beach grain size and histemporal variability, often neglected in studies. The results show that this parameter can have significant consequences on the observed and calculated transport rates. In an environment with wide variations in grain size over time, annual transport rates can differ by more than 75 times from those observed depending on the grain size applied to the transport formula. In the case of offshore winds, the distribution of wind speeds and aeolian sand transport fluxes is unequal across the beach profile, with an increase observed moving away from the dune. Thus, transport rates can easily exceed 100 kg/m/h at the berm. The consequence of this seaward aeolian transport can cause significant erosion of the beach, depending on wind speeds and beach's grain size state. This erosion can reach values greater than 50 cm on the berm and 20 cm on the beach in a few hours. This thesis highlights the impact of offshore winds on a microtidal beach and the influence of an artificial dune and its construction methods, on wind flow and aeolian sediment transport. It also warns about using an appropriate grain size for calculating aeolian transport rates in a heterogeneous and variable grain size environment

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Tresca, Antoine. "Contrôle souple de la dynamique éolienne le long d'un littoral artificialisé et propositions de gestion : le cas de la façade maritime du Grand Port Maritime de Dunkerque." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825877.

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Abstract:

La façade littorale du Grand Port Maritime de Dunkerque est une cellule sédimentaire quasi-fermée où les formes dunaires résultent de l'imbrication de facteurs humains et naturels. Ce littoral peut être divisé en deux parties : la partie Ouest est constituée d'un cordon bordier sur une longueur de 7 km (plage du Clipon) et le long de la partie Est, la plage est adossée à une digue en enrobé bitumineux de 6 km de long (digue du Braek) où des transferts sableux se produisent. L'objectif de cette étude est de (1) caractériser les formes dunaires et leur évolution sur un site artificiel, (2) quantifier le transport éolien sur le haut de plage, le versant externe de la dune bordière et la digue du Braek, et (3) proposer des mesures de gestion afin de remédier aux contraintes d'exploitation engendrées par les dépôts éoliens sur les infrastructures. A moyen terme (28 ans), l'analyse diachronique de photographies aériennes montre que les superficies dunaires ont fortement augmenté depuis 1983. A court terme (2 ans), des mesures topographiques révèlent que les dunes continuent de se développer aujourd'hui mais gardent la marque des interventions anthropiques passées. Sur la digue du Braek, des formes dunaires se sont naturellement constituées sur l'asphalte. Le sable a été colonisé par Ammophila arenaria qui s'est enraciné sous l'enrobé par l'intermédiaire de fissures. Une typologie de ces dunes de digue a été proposée. A l'Est, des dunes se développent en pied de digue en raison de l'interruption des transferts sédimentaires longitudinaux par une jetée. Des piégeages éoliens in situ ont montré que le transport éolien était essentiellement contrôlé par la vitesse du vent et la source de sable disponible. Par vents frontaux et obliques, les dunes de pied de digue constituent la principale source des envols, et le transport éolien est favorisé par une accélération du vent sur le versant exposé. Différents types de brise-vent ont été testés sur l'ensemble du site afin de trouver le meilleur mode de gestion souple de ces envols de sable. Ces analyses montrent que si la localisation des structures brise-vent a une grande influence sur leur efficacité, les systèmes habituellement utilisés sur les plages (ganivelles, filets synthétiques) peuvent aussi favoriser le développement de dunes sur une digue en asphalte. Les mesures de gestion envisagées sont la stabilisation des principales sources de sable en pied de digue ainsi que le renforcement de la dune bordière aux endroits les plus fragiles.

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Vanhée, Stéphane. "Processus de transport éolien à l'interface plage macrotidale-dune bordière : le cas des plages à barres intertidales, Côte d'Opale, nord de la France." Littoral, 2002. http://www.theses.fr/2002DUNK0093.

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Abstract:

Plusieurs mesures du transport éolien ont été effectuées sur les plages macrotidales de la Côte d'Opale, en vue d'apprécier la façon dont leur morphologie à barres intertidales module les processus éoliens. Les résultats montrent que malgré un fetch de vent potentiel qui peut être très important du fait de la largeur de ces plages, le fetch effectif réel est réduit au haut de plage et à la première barre, et de surcroît, souvent segmenté par les bâches, qui interceptent le sable. Les taux de piégeage, dépendant avant tout de la vitesse du vent, ont été variables, souvent faibles, ce qui peut être un facteur limitant pour l'alimentation des dunes, notamment dans la mesure où les vents de terre constituent la composante dominante sur les sites expérimentaux donnant sur la Mer du Nord. Le suivi par MNT du bilan sédimentaire a permis de cerner l'efficacité des mesures de réhabilitation des dunes bordières et de mettre en évidence les étapes de transfert de sables des plages vers des dunes
Several experiments aimed at elucidating the effects of ridge and runnel morphology on aeolian transport were carried out on macrotidal beaches on the Opal Coast. The results show that in spite of a potentially large wind fetch with onshore winds given the width of these beaches, the effective fetch is generally limited to the upper beach terrace and to the first ridge on the upper beach, and is especially segmented by the runnels which may act as efficient sand traps. The results also highlight highly variable trapping rates. The rates were commonly weak and this could be a limiting factor in terms of beach-dune sand transfers, especially in view of the fact that the dominant winds on the North Sea sites are essentially obliquely offshore. The short term topographic surveys and digital elevation models have highlighted the efficiency of dune management and rehabilitation schemes. Differential contour maps generated by these surveys bring out the stages of foredune accretion

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Voisin, Dimitri. "Étude des effets du vent sur les grues à tour." Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2065.

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Abstract:

Les tempêtes de décembre 1999 nous ont montrées que des vents violents sont capables de renverser une grue à tour. Les conséquences humaines et matérielles de tels accidents, peuvent bien évidemment être considérables. Il est donc essentiel de comprendre et de caractériser le comportement des grues au vent, afin de réduire les risques de renversement. Le comportement dynamique de la partie tournante, libre de s'orienter dans la direction du vent, conditionne la stabilité de la grue en condition hors service. Dans les zones d'urbanisation dense et élevée, les fluctuations du vent en module et direction sont fortes et particulièrement dans les zones de sillages de grands bâtiments proches. Du fait de son inertie (masse, frottements) la flèche de la grue ne peut suivre les changements de direction rapides du flux, elle se trouve ainsi soumise en permanence à des efforts instantanés qui peuvent être cause de chute. . .

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Rosen, Michel. "Contribution à l'étude des effets du vent et d'un gradient de température sur l'efficacité des écrans acoustiques." Le Mans, 1986. http://www.theses.fr/1986LEMA1007.

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Abstract:

Modelisation des differents phenomenes mis en jeu et validation experimentalement sur modeles reduits. Il est montre que la theorie geometrique de la diffraction est bien adaptee au calcul d'efficacite d'ecrans de formes diverses et d'ecrans de longueur finie. On determine la direction et la phase des ondes acoustiques se propageant au-dessus d'un sol impedant en presence au-dessus d'un sol impedant en presence d'un vent et d'un gradient de temperature quelconques par l'utilisation d'une methode geometrique

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Bonnesoeur, Vivien. "Acclimatation des arbres forestiers au vent : de la perception du vent à ses conséquences sur la croissance et le dimensionnement des tiges." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2016. http://www.theses.fr/2016AGPT0023.

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Abstract:

Les tempêtes sont de loin la première cause de dégâts pour les arbres. Toutefois ceux-ci ne font pas que subir passivement le vent. Ils perçoivent leurs propres déformations sous l'effet du vent (comme de toute force externe) et y répondent en modifiant leur croissance et les propriétés mécaniques de leurs tissus. Mais ce processus, appelé thigmomorphogénèse, a surtout été étudié sur de très jeunes arbres en conditions contrôlées. Cette thèse vise à étendre pour la première fois cette étude à l'échelle d'un peuplement forestier afin de comprendre comment des arbres adultes s'acclimatent au vent en conditions naturelles en adaptant leur croissance. Elle s'appuie sur un dispositif expérimental mis en place dans un peuplement régulier de hêtre (Fagus sylvatica) non éclairci. La vitesse du vent, les déformations longitudinales et la croissance radiale de quinze paires d'arbres de dimension et d'exposition au vent contrastées (et regroupés selon leur statut social dominant ou dominé) ont été suivies pendant une année. En contrôlant l'intensité des déformations subies, par haubanage ou à l'aide de flexions artificielles, nous avons pu démontrer que les arbres ne répondent qu'à des stimulations mécaniques provoquées par des vents suffisamment forts ayant un temps de retour supérieur à la semaine. Cette réponse se traduit par contre par une très forte augmentation de leur croissance radiale et suit une loi de mécano-perception commune à l'ensemble des arbres, quelle que soit leur taille. Nous avons ensuite étudié les conséquences de la régulation des déformations sur le dimensionnement mécanique des arbres et leur risque d’endommagement. Il s'avère que malgré des dimensions et des expositions au vent contrastées, le régime de déformation reste uniforme entre les hêtres du peuplement, en accord avec l'hypothèse d'un dimensionnement mécanique optimal souvent inférée mais jamais validée dans son mécanisme. Finalement, les équations constitutives d'un possible modèle de croissance dépendant du vent sont proposées et discutées
Storms are by far the major hazard damaging the trees. However, trees do not just behave passively in the wind. They sense their own strains under the influence of an external force such as wind andrespond by modifying their growth and the mechanical properties of their tissues. But this process, called thigmomorphogenesis, has mainly been studied in very young trees in controlled conditions. This thesis aims to expand for the first time such studies at the scale of a forest stand in order to understand how adult trees acclimate to the wind in natural conditions by adapting their growth. It relies on an experimental set up in a regular stand of beech (Fagus sylvatica) which have never be thinned. The wind speed, the longitudinal strains and the radial growth of fifteen pairs of trees with contrasted sizes and wind exposures (split into two social status, dominant and suppressed trees) were monitored for one year. By controlling the strain intensity experienced by the trees, either by guying or by additional bendings, we show that the trees respond only to mechanical stimulation caused by rather strong winds with a return period higher than a week. This response leads however to a very strong increase in radial growth. And it follows a law of mecano-sensing uniform among the trees, regardless of their sizes. We then studied the effects of the strain regulation on the mechanical design of the trees and the potential risk of stem breakage. Despite the contrasted sizes and wind exposures, the strain regime remained uniform within the beech stand, in agreement with the hypothesis of an optimal mechanical design often inferred but never validated in its mechanism. Finally, the constitutive equations of a possible growth model dependent on wind are proposed and discussed

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AYME, CARRIE NATHALIE. "Analyse des effets du vent sur les structures baties : constructions basses et structures elancees." Nantes, 1987. http://www.theses.fr/1987NANT2051.

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Abstract:

Methode de calcul d'une force statique equivalente pour representer l'action du vent sur une structure basse type (halle industrielle), avec determination de coefficients de pression dans une approche reglementaire. Pour les structures elevees, ou l'aspect dynamique est preponderant, developpement d'un logiciel a partir du modele vickery-basu (structure elancee a section circulaire); determination des parametres aerodynamiques a partir de donnees experimentales

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Carrié-Aymé, Nathalie. "Analyse des effets du vent sur les structures bâties constructions basses et structures élancées /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376024886.

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La, Foye Alexandre de. "Calcul de la réponse dynamique des structures élancées à la turbulence du vent." Nantes, 2001. http://www.theses.fr/2001NANT2074.

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Abstract:

L'amélioration constante des technologies dans le domaine du génie civil permet de concevoir des ouvrages de plus en plus légers et élancés. Il en résulte une sensibilité accrue aux sollicitations fluctuantes du vent. Les ouvrages peuvent alors adopter un comportement vibratoire susceptible de les mener à la ruine. L'objectif de notre travail est de développer des outils numériques permettant d'estimer la réponse des structures élancées à l'action turbulente du vent. Le vent, processus aléatoire tridimensionnel, est modélisé à l'aide d'outils statistiques. Les forces aérodynamiques fluctuantes sont décomposées en deux parties : les "buffeting forces", directement liées à la turbulence du vent, auxquelles on associe la notion d'admittance aérodynamique; les forces aéroélastiques, générées par les oscillations de la structure, pouvant être à l'origine d'un comportement dynamique divergent
EProgresses in civil engineering allow to design more and more light and slender structures. The results of this is a higher sensitivity of these structures to fluctuating wind sollicitations. A vibratory behaviour can then lead civil engineering works to failure. The aim of our work is to develop numerical tools which enable to assess the response of slender structures to wind turbulence. The natural wind is a three-dimensional stochastic process which can be described by probalistic modèls. Fluctuating aerodynamic forces are divided into two parts : the buffeting forces, directly linked to the wind turbulence, which are associated to the concept of aerodynamic admittance ; aeroelastic forces, generated by structure vibrations which can induce a unstable dynamical behaviour

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Rosen, Michel. "Contribution à l'étude des effets du vent et d'un gradient de température sur l'efficacité des écrans acoustiques." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37600764j.

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Deliancourt, Frédéric. "Etude de l'aérodynamique des trains en situation de vents traversiers : impact de la présence d'appendices." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0013/document.

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Abstract:

Lorsqu’un train circule en situation de vent traversier, il est exposé à un risque de renversement. L’évaluation de ce risque est possible à partir d’un calcul dynamique basé sur les efforts aérodynamiques, plus particulièrement le moment de renversement. Les coefficients aérodynamiques d’un véhicule ferroviaire peuvent être évalués en soufflerie. Lors de ce type d’essais, le nombre de Reynolds ne peut être respecté. L’expérience a montré que dans ces conditions, une mise à l’échelle directe des détails sur les maquettes de train ne conduit pas nécessairement à une représentation réaliste des efforts aérodynamiques.Ces travaux de thèse portent sur l’étude de l’impact de lignes placées en toiture sur les caractéristiques aérodynamiques de véhicules ferroviaires. Le but est de déterminer dans quelle mesure l’échelle de représentation de ces détails impacte les coefficients aérodynamiques.Deux modèles de trains simplifiés sont employés, le premier est un véhicule idéalisé déjà largement étudié auparavant dans la littérature sur les vents traversiers, le second est plus proche d’un train réel. Les moyens d’investigation employés pour mener cette étude sont principalement expérimentaux. Les efforts et moments aérodynamiques sont mesurés au moyen d’une balance aérodynamique et la répartition de pression à la surface des corps est évaluée à l’aide de capteurs de pression pariétale. Des simulations numériques par approche RANS viennent compléter la base de données afin d’affiner la compréhension de l’écoulement autour du train.Nous avons ainsi démontré que la présence des lignes sur le toit des véhicules augmente le risque de renversement des deux modèles de trains étudiés. Nous avons aussi mis en évidence une forte dépendance de cette augmentation à la taille des lignes de toiture. Une configuration s’est avérée particulièrement critique d’un point de vue industriel. En effet, nous avons identifié une taille des lignes de toiture conduisant à de très faibles modifications des efforts sur le modèle régional. Ainsi, une échelle de reproduction des détails non adaptée lors d’essais de certification pourrait conduire à une large sous-estimation du risque de renversement.Afin de comprendre les causes de l’augmentation du risque de renversement, nous avons identifié les modifications de pression ayant un impact sur les efforts globaux. Nous avons ensuite relié ces modifications de pression à la topologie de l’écoulement. Nous avons finalement démontré que l’augmentation du risque de renversement est liée d’une part à des modifications de pression locales très importantes, mais aussi à des modifications de pression plus globales
When expoecd to strong crosswinds, railway trains experience aerodynamic loads which tend to overturn them. The evaluation of the risk of overturning can be done with a dynamic calculation based on the aerodynamic loads and more precisely on the rolling moment. The aerodynamic characteristics of the vehicles can be evaluated in windtunnels. The Reynolds number of a full scale train is not applicable in these tests. Experimental tests showed that a reproduction of the train surface details at the same scale as the model would not necessarily lead to a correct estimation of the real aerodynamic loads.The topic of this work is to investigate the effect of roof mounted cables on the aerodynamic characteristics of railway vehicles. The aim is to determine the influence of the reproduction scale of these appendices on the aerodynamic coefficients. Two train models are employed. The first one is an extensively-studied simplified train model. The second one is more similar to a real train, modelled after a regional train. Visualisation tools are employed to investigate the flow topology. Global aerodynamic loads (lift, lateral force and rolling moment) are evaluated with a dynamometric force balance and surface pressure distribution is evaluated with pressure sensors. Additional RANS numerical simulations are performed to improve understanding of the flow topology.We demonstrated an increase of the risk of overtum for the two train models when cables are added on the roof. We also showed that this increase strongly depends on the cable's size.To understand this increase, we identified pressure modifications which are involved in the global load modifications. Then, we linked these pressure changes to flow topology. We finally showed that the incrcase of the risk of overtun is both due to local and global pressure modifications

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Pivato, David. "Les interactions vent – forêt en condition de tempête : un modèle couplé prenant en compte la rupture des arbres." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2423/.

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Abstract:

La connaissance de la réponse au vent des arbres est importante pour mieux comprendre l'impact d'une tempête sur un massif forestier et identifier des stratégies visant à limiter les dégâts. Pour améliorer notre compréhension de l'interaction vent-plantes à l'échelle du paysage, la modélisation mathématique et mécanique de cette interaction est indispensable, la multiplication de mesures ponctuelles dans un environnement hétérogène étant difficilement réalisable. Ainsi, cette thèse présente d'abord le développement d'un modèle original et novateur du mouvement de l'arbre permettant de simuler les grandes déflexions se produisant lors de tempêtes, et ce jusqu'à la rupture, le tout avec suffisamment de simplicité dans la simulation du mouvement de forêts contenant un grand nombre d'arbres. Ensuite, ce modèle a été couplé à un modèle d'écoulement atmosphérique pour représenter les conditions de tempêtes et a permis de simuler l'interaction vent-forêt à l'échelle du paysage. Pour la première fois, la création dynamique et l'expansion de trouées dans une forêt, avec la modification de l'écoulement du vent qui en résulte, ont été simulées de manière réaliste. La suite de ce travail a montré le potentiel de notre modèle pour étudier l'impact des pratiques de gestion forestière sur la vulnérabilité des forêts face aux tempêtes. En conclusion, ce nouveau modèle apporte des avancées significatives dans la modélisation du mouvement de forêt et dans la compréhension des phénomènes en jeu lors d'une tempête. Cette connaissance devrait être une bonne base pour la définition de meilleures pratiques de gestion des forêts
To know how trees behave under windload is important to understand the impact of a windstorm on a forest and identify strategies for limiting wind damage. In order to improve our understanding of wind-tree interaction at the landscape scale, mathematical and mechanical modelling of this interaction is essential, as performing numerous specific measurements in a heterogeneous environment is not feasible. Thus, this thesis first presents the development of an original and innovative tree motion model able to simulate large deflections occurring during storms. This model allows trees to break and has sufficient simplicity to allow simulations of forest motion containing a large number of trees. This model was then coupled to an atmospheric flow model in order to represent wind storm conditions. It has been used to simulate wind-forest interaction at landscape scale. For the first time, the dynamic creation and propagation of gaps in a forest have been simulated realistically, along with the resulting wind flow modifications. Finally, further studies have demonstrated the efficiency of our model for studying the impact of forest management practices on forest vulnerability to storms. In conclusion, this new model has allowed significant advances in forest motion modelling and in the understanding of the phenomena involved during a windstorm. This knowledge should be a good basis for defining best practices in forestry management

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Teysseyre, Raphaël. "Détection homodyne appliquée à la mesure de la vitesse du vent." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0053/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions la détection homodyne (ou rétroinjection optique, ou self-mixing) appliquée à la mesure de la vitesse du vent. Il n’existe actuellement pas sur le marché de solution de mesure du vent par des moyens optiques à faible coût. L’objectif de cette thèse est de développer un tel prototype, en se basant sur le principe de la rétroinjection optique. Les différentes solutions d’anémométrie existant actuellement sont étudiées (anémométrie à coupelles, à ultrasons et à fil chaud, sondes de Pitot, PIV/PTV, sodars et lidars), avec un bref descriptif des avantages et inconvénients de chacune d’entre elles. Les équations de fonctionnement d’un laser soumis à rétroinjection optique sont redémontrées dans cette thèse. Les expressions résultantes sont des équations différentielles non linéaires et à retard, qui peuvent être réduites en un modèle statique couramment utilisé dans la littérature. Ce modèle prévoit une variation périodique de la puissance du laser pour un déplacement à vitesse constante de la cible responsable de la rétroinjection. Pour une puissance réinjectée suffisamment grande, ce modèle prévoit des discontinuités dans la puissance du laser. Nous développons un nouveau modèle issu des équations complètes linéarisées, qui permet de décrire le comportement dynamique du laser. Ce modèle prévoit notamment la présence d’oscillations amorties lors des discontinuités du modèle statique. Les caractéristiques de ces oscillations sont liées à la distance et au coefficient de réflexion de la cible. Les prédictions de ce modèle ont été vérifiées expérimentalement, et les résultats en ont été publiés dans la revue Optics Letters. Le corps de cette thèse se concentre sur l’acquisition et le traitement du signal de self-mixing, issu du passage de particules portées par le vent dans le faisceau de la diode laser utilisée. Comme la fréquence du signal est proportionnelle à la vitesse de la particule projetée sur l’axe optique du laser, nous avons mis en place un traitement dans le domaine fréquentiel par transformée de Fourier discrète. La ongueur de la transformée à utiliser est un compromis dicté par la recherche d’un rapport signal-sur-bruit optimal, le temps d’interaction de la particule avec le faisceau, et les ressources disponibles pour les calculs. Après avoir fixé ce compromis, nous calculons la fréquence de fausses détections qui en résulte. Nous étudions le biais qu’introduisent ces fausses détections sur la mesure de vitesse, ainsi qu’un algorithme permettant de compenser ce biais. Nous étudions ensuite les configurations optiques permettant de mesurer la vitesse du vent dans le plan horizontal (donnée qui intéresse les acheteurs potentiels du produit). Nous démontrons qu’il est nécessaire d’utiliser au moins quatre têtes optiques pour obtenir une acquisition fiable du signal. Des essais réalisés en soufflerie indiquent que le capteur mesure effectivement la vitesse du vent qui lui est présenté. Un démonstrateur autonome avec une unique voie de mesure a été monté sur un mât de prospection éolienne. Les mesures en résultant indiquent que le capteur est sensible à la température ambiante. Après correction par rapport à la température, la mesure effectuée est bien corrélée à une mesure de référence par un anémomètre et une girouette. Cette thèse a donc permis de développer un démonstrateur autonome permettant de mesurer la vitesse du vent en utilisant la rétroinjection optique, en conditions extérieures
In this thesis, we study the homodyne detection (or self-mixing) applied to wind speed measurements. At the moment, there is no commercially available optical anemometer with a low price point. The objective of this thesis is to develop such a prototype, which will be using the self-mixing phenomenon. Existing anemometers are studied, with a short comparison of advantages and drawbacks of each solution (cup, ultra-sonic and hot-wire anemometers, Pitot probes, PIV/PTV, sodars and lidars). The equations describing the behavior of a self-mixing laser are demonstrated in this thesis. The resulting expressions are nonlinear delayed differential equations. These equations can be reduced to a static model that is commonly used in the relevant literature. This model predicts a periodic variation of the laser power for a linear displacement of the target responsible for self-mixing. If the reflection coefficient of the target is big enough, this model predicts discontinuities in the laser power. We develop a new model from the complete equations. This new model allows for the study of the dynamical behavior of the laser. It notably predicts damped oscillations where the static model presents discontinuities. The characteristics of these oscillations are related to the distance of the target and its reflectivity. The predictions of this new model were confirmed experimentally, and the corresponding results were published in the Optics Letters journal. The main part of this thesis is focused on the acquisition and processing of the self-mixing signal, which is produced by particles carried by the wind in the laser beam. The frequency of the resulting signal is proportional to the speed of the particle projected onto the optical axis. Therefore, we use a discrete Fourier transform to study the signal in the frequency domain. The length of the Fourier transform is a compromise between the necessity of an optimal signal-to-noise ratio that can trigger the detection, the interaction time between the particle and the beam, and the resources available for computing. After choosing the right compromise, we compute the resulting false detection frequency. We study the bias arising from these false detections, and we create an algorithm that can be used to compensate this bias. Finally, we study the optical configurations that allows for the measurement of wind speed in the horizontal plane (it is this data that is interesting for the potential clients). We demonstrate that at least four optical heads are necessary to obtain a reliable acquisition. The tests conducted in a wind tunnel show that the sensor actually measures the wind speed. An autonomous demonstrator with one measuring channel has been put on a measuring mast. The resulting measurements show that the sensor is temperature sensitive. When the measurements are corrected against the temperature, they are well correlated to a reference measurement made by a cup anemometer and a wind vane. This thesis has led to the development of an autonomous demonstrator that measures the wind speed by self-mixing in a laser diode, in outdoor conditions

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Muñoz, Hernández Laura Elena. "Stabilisation d'un véhicule aérien autonome en présence de vent." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2055.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’obtention des méthodes originales et robustes permettant le vol stationnaire automatique d’un véhicule aérien en présence de rafales de vent, dont les simulations développées ont été testées par des expériences en temps réel en utilisant deux plates-formes différentes. La représentation dynamique du véhicule volant en présence de vent a été bien sur un des premiers objectifs à résoudre avant le développement des stratégies de commande. Nous avons obtenu un modèle mathématique pour l’avion du type PVTOL (Planar Vertical Take-Off and Landing) et pour l’hélicoptère à quatre rotors qui tient compte des forces aérodynamiques produites par le vent. Ces modèles permettent d’expliquer le fonctionnement de ces types d’engins volants, à savoir comment sont générées les forces et les couples induits par le vent qui agissent sur l’appareil. Par ailleurs, trois lois de commande non linéaires basées sur l’analyse de Lyapunov ont été proposées pour stabiliser le drone en présence de vent. La première approche utilise des RCLFs (Robust Control Lyapunov Functions). Etant donné la complexité du problème, nous avons commencé par un système qui se déplace sur un seul axe, c’est à dire, un chariot. Ce résultat a ensuite été étendu pour le cas d’un avion du type PVTOL et pour l’hélicoptère à quatre rotors. Pour valider les algorithmes de commande plusieurs simulations ont été réalisées. Pour tester sa viabilité dans une application réelle, nous avons fait des expériences à l’aide du prototype de l’avion PVTOL. Les résultats en simulation et en temps réel nous ont montré la bonne performance de la loi de commande en boucle fermée. La deuxième approche est basée sur des fonctions de saturations séparées. Cette loi de commande a été proposée, à l’origine, par G. Sanahuja et al, cependant, nous avons montré une analyse de robustesse par rapport à des perturbations externes inconnues et des incertitudes non linéaires dans le modèle. La preuve prend en compte comme seule hypothèse le fait que la perturbation soit bornée (comme des rafales de vent). Les algorithmes ont été testés sur le prototype aérien et les résultats expérimentaux ont montré une bonne performance en présence de fortes perturbations. La dernière approche prend en compte les propriétés intrinsèques de l’hélicoptère à quatre rotors, en particulier, la passivité Ainsi, une loi de commande sous-optimale a été développée. L’analyse est basée sur l’énergie complète du système, la passivité, la théorie de stabilité de Lyapunov et l’utilisation de la programmation dynamique. Les résultats en simulation ont montré que cette commande peut être utile quand l’hélicoptère doit faire des manœuvres plus complexes que le vol stationnaire. Enfin, un schéma de contrôle utilisant un observateur d’état a été développé. Ce schéma emploie le filtrage de Kalman étendu pour estimer la position dans le plan (x,y) et la vitesse verticale z du drone. En utilisant des mesures d’une centrale inertielle, un capteur d’altitude, un système de vision et les entrées de commande, l’état du système est estimé. Le système de vision est utilisé pour obtenir les vitesses de translation du véhicule et il se compose d’une caméra et un algorithme de flux optique. L’observateur a été validé par des expériences en temps réel pour l’hélicoptère à quatre rotors dont les résultats ont été très concluants
This thesis is focused in the design of original and robust control strategies to stabilize an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) in presence of wind disturbances. The proposed control strategies have been tested in simulations and in real-time experiments in two different platforms. It introduces the mathematical model of a UAV in presence of wind. We obtained the dynamical model which takes into account the complementary forces induced by the wind for a Planar Vertical Take-Off and Landing (PVTOL) aircraft and for the quadrotor rotorcraft. On the other hand, three different nonlinear control laws based on the Lyapunov analysis have been developed to stabilize the UAV in presence of wind. The first approach uses the Robust Control Lyapunov Functions (RCLFs). Given the complexity of the problem, we begun with a mini car which moves on its longitudinal axis. This result has been extended to the case of the PVTOL aircraft and to the quadrotor rotorcraft. Several simulations have been carried out to validate the proposed algorithms. To test its viability in a real application, we have realized experiments using a PVTOL prototype. The simulations and experimental results in real time showed the good performance of the control law in closed loop. The second approach is based on the saturation functions. We have proposed a robust analysis with respect to unknown external disturbances and nonlinear uncertainties in the model. The proof takes the hypothesis that the wind is bounded. The algorithms have been tested in a quadrotor prototype and the results showed a good performance even in presence of wind disturbances. The last approach considers the intrinsic properties of the quadrotor flying vehicle, specially the passivity. Thus, a sub-optimal control law has been developed. The analysis is based on the full energy of the system, the passivity, the Lyapunov theory and the use of dynamic programming. The simulation results have showed that this control law can be useful when the flying vehicle has to do more complex maneuvers than hover. Finally, a control scheme using a state observer has been developed. This scheme uses the Extended Kalman Filter (EKF) to estimate the position in the (x,y) plain and the vertical velocity z of a quadrotor rotorcraft. Using the measurements of an inertial measurement unit, an altitude sensor, a vision system and the control inputs the system state is estimated. The vision system is used to compute the translational velocities of the vehicle and it is composed by a camera and an optical flow algorithm. The estimator has been validated by experiments in real time and the results have been very conclusive

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Turbelin, Grégory. "Modelisation de la turbulence atmospherique en vue de l'etude du chargement aerodynamique des structures soumises aux effets du vent." Evry-Val d'Essonne, 2000. http://www.theses.fr/2000EVRYA001.

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Abstract:

L'objectif de notre travail de these est de modeliser numeriquement la turbulence atmospherique afin d'etudier l'action aerodynamique du vent sur les ouvrages de genie civil. L'analyse developpee est bidimensionnelle et doit permettre d'identifier les principaux mecanismes qui interviennent lorsque le vent aborde transversalement une structure elancee, non profilee. L'approche consiste a assimiler le vent a un ecoulement de fluide incompressible regi, dans la couche limite atmospherique, par les equations de navier-stokes et a representer la turbulence a l'aide d'un modele du premier ordre, de type k-epsilon. Les principaux parametres pris en compte sont la rugosite des sols, la topographie, la presence d'obstacles et le developpement de grosses structures tourbillonnaires. Le probleme est traite avec le code de calcul par elements finis castem 2000, dans lequel des procedures specifiques, telles des fonctions de paroi rugueuse, ont ete implantees. Des calculs de validation montrent que le modele k-epsilon standard est incapable de modeliser des ecoulements instationnaires sur des sites non homogenes, en presence de tourbillons organises, alors que le modele rng k-epsilon, plus elabore, est adapte a ce type d'ecoulements complexes. Ce dernier modele est donc utilise pour etudier les phenomenes rencontres lorsqu'une rafale aborde une structure elancee. Pour cela, les fonctions indicielles de l'effet rafale de differentes sections sont calculees. Plusieurs comportements sont identifies. Une relation est etablie entre la forme de ces fonctions et la creation de poches de decollement ou de grosses structures tourbillonnaires dans le sillage de l'obstacle. Dans le cas des sections non profilees, les limitations de l'approche quasi-statique sont mises en evidence. Dans ce cas, on suggere de prendre en compte les effets de la turbulence generee par la structure elle-meme, au travers de fonctions d'admittance modifiees.

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Paugam, Caroline. "Niveau d'eau à la côte en bassin semi-ouvert ˸ : effets combinés du vent, des vagues et de la bathymétrie." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2021. http://www.theses.fr/2021TOUL0003.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse aux variations du niveau d’eau en bassin côtier semi-ouvert et de l’impact du vent, des vagues et de la bathymétrie. Les deux phénomènes à l’origine de variations du niveau de l’eau étudiés sont les basculements de la surface libre induits par le vent et les seiches. Trois bassins côtiers ont été sélectionnés sur le littoral français de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur ˸ l’étang de Vaccarès, l’étang de Berre et la Rade de Toulon. Le choix de ces sites réside dans le fait que bien qu’ils soient exposés à des régimes de vent équivalents, mais leurs profondeurs, leurs morphologies et leurs ouvertures à la mer sont différentes, permettant une analyse comparative. Ce travail s’appuie sur l’utilisation de données de niveaux d’eau in-situ, issues du réseau HTM-NET et de deux campagnes expérimentales. Il a été mis en évidence que plus la vitesse du vent est importante, plus la pente de la surface libre est forte. Le basculement est d’autant plus important que la profondeur du bassin est faible. De plus, plus l’ouverture à la mer est importante, plus les basculements sont faibles. La détermination d’un coefficient de frottement constant à permis une prédiction satisfaisante des basculements modérés. Il a également été observé que dans les bassins de profondeur finie et en conditions de fetch limité, les conditions de vagues sont responsables d’un frottement plus important du vent sur la surface de l’eau. L’analyse des courants a mis en évidence la présence des basculement a un impact sur la courantologie dans les trois sites. Les périodes des seiches dans les trois sites ont été déterminées et les axes de résonances ont en partie pu être identifiés. Les amplitudes des seiches sont de l’ordre du mm dans l’étang de Vaccarès et du cm dans l’étang de Berre et la Rade de Toulon. Les frottements importants dans le site de faible profondeur est responsable d’un atténuation des amplitudes des seiches. La présence de seiches a été corrélée avec les basculements du plan d’eau dans les étangs de Berre et Vaccarès dont l’ouverture à la mer est modérée. En revanche, dans la Rade de Toulon bénéficiant d’une large ouverture à la mer, d’autres forçages sont susceptibles d’exciter les modes propres
This doctoral research focuses on water level variations in semi-open coastal basins and the impact of wind, waves and bathymetry. The two phenomena causing water level variations studied are wind-tides and seiching. Three coastal basins were selected on the French coast of the Provence-Alpes-Côte d’Azur region˸ the Vaccarès lagoon, the Berre lagoon and the Toulon Bay. The choice of these sites is due to the fact that they are exposed to equivalent wind regimes, their depths, morphologies and openings to the seaare different, allowing a comparative analysis. This work is based on the use of in-situ water level data from the HTM-NET network and two experimental campaigns. It was shown that the higher the wind speed, the steeper the slope of the free surface. Wind-tide is all the more important as the depth of the basin is low. In addition, the greater the opening to the sea, the lower the wind-tide. The determination of a constant drag coefficient allowed a satisfactory prediction of moderate wind-tides. It was also observed that in basins of finite depth and limited fetch conditions, the wave conditions are responsible for a higher wind friction on the water surface. The analysis of the currents showed that the presence of wind-tides has an impact on the currentology in the three sites. The periods of the seiches in the three sites were determined and the axes of resonance could be partly identified. The seiche amplitudes are of the order of mm in the Vaccarès lagoon and cm in the Berre lagoon and the Toulon Bay. The high friction in theshallow water site is responsible for an attenuation of the seiche amplitudes. The presence of seiche was correlated with wind-tides in the Berre and Vaccarès lagoons, which have a moderate opening to the sea. On the other hand, in the Toulon Bay, which has a large opening to the sea, other forcings are likely to excite the natural modes

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Duperat, Marine. "Effet de l'hétérogénéité du peuplement sur les charges imposées par le vent." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69589.

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Abstract:

Depuis une vingtaine d'années, la gestion forestière tend à augmenter l'utilisation de coupes partielles dans les peuplements régénérés naturellement, laissant les arbres résiduels sujets à un risque accru de dommages éoliens durant leurs premières années d'acclimatation. Largement répandu au Québec, le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) est une essence connue pour être particulièrement vulnérable aux dommages éoliens. Afin de mitiger les pertes dans les sapinières naturellement régénérées, il est important de comprendre comment réagissent les sapins baumiers face aux charges de vent, et de trouver des paramètres sylvicoles spécifiques à intégrer dans les modèles de gestion des risques de chablis. Ceci permettrait d'aider les gestionnaires à mitiger les risques lors du choix de prescription sylvicole. Le principal objectif de cette thèse était d'étudier les charges de vents interceptées par un échantillon de sapin baumier en conditions estivales, hivernales et à la suite d'un retrait des compétiteurs proches. Pour réaliser cet objectif, un réseau de capteurs et d'acquisiteurs de données a été mis en place dans une sapinière à bouleau blanc de la Forêt Montmorency (Forêt expérimentale de l'Université Laval) pour avoir une prise de données continue durant trois saisons : l'été 2018, l'hiver 2019, et l'été 2019 à la suite d'une coupe partielle. Une tour aluminium équipée de deux anémomètres placés à hauteur et mi-hauteur de la canopée et de sondes de températures (air et sol) a été installée en bordure de peuplement pour suivre en continu les événements météorologiques. En parallèle, des jauges de contrainte fixées aux troncs de sapins baumiers ont permis de mesurer les moments de flexion induits par le vent sur un échantillon d'arbres. Durant l'hiver, un suivi continu de la quantité de neige sur les houppiers a été réalisé à l'aide d'une caméra de chasse pour évaluer l'effet additionnel de la neige sur la charge de vent. Au début de l'été 2019, une éclaircie localisée a été réalisée pour retirer l'ensemble des compétiteurs dans un rayon de 3.5m autour de 2/3 des arbres étudiés. Les principaux résultats de cette thèse démontrent (1) l'importance de l'utilisation d'indices de compétition, notamment CBAL, dans la modélisation des risques de chablis en peuplement hétérogène ; (2) l'impact global de l'hiver sur l'augmentation des moments de force appliqués sur les troncs et cela indépendamment de l'épaisseur de neige sur les houppiers ; et (3) l'effet local mais en même temps global d'une coupe partielle sur l'augmentation des moments de forces appliqués sur les arbres d'un peuplement, les arbres les moins compétitifs étant les plus affectés.
Over the past twenty years, forest management has tended to increase the use of partial cutting in naturally regenerated stands, leaving residual trees at increased risk of wind damage during their first years of acclimation. Widespread in Quebec, balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) is a species known to be particularly vulnerable to wind damage. To mitigate losses in naturally regenerated balsam fir stands, it is important to understand how balsam fir trees bend under wind loads, and to find specific silvicultural parameters to be integrated into wind risk management models. This should help managers mitigate risks when choosing silvicultural prescriptions. The main objective of this thesis was to study the wind loads experienced by balsam fir trees under summer and winter conditions and following the removal of nearby competitors. For this purpose, a network of sensors and data loggers was set up in a white birch-balsam fir stand in the Montmorency Forest (Laval University's experimental forest) for continuous data collection over three seasons: summer 2018, winter 2019, and summer 2019 following partial cutting. An aluminium tower equipped with two anemometers placed at the height and mid-height of the canopy and temperature sensors (air and soil) was installed at the edge of the stand to continuously monitor weather events. At the same time, strain gauges attached to balsam fir trunks made it possible to measure wind induced bending moments on a sample of trees. During the winter, continuous monitoring of the amount of snow on tree crowns was carried out using a hunting camera to assess the additional effect of snow on wind load. At the beginning of summer 2019, a localised thinning was carried out to remove all competitors within a radius of 3.5m around 2/3 of the trees studied. The main results of this thesis demonstrate (1) the importance of using competition indices, in particular CBAL, in modelling the risk of wind damages in heterogeneous stands; (2) the global impact of winter on the increase in the turning moments experienced by the trunks, regardless of the thickness of snow on the canopies; and (3) the local, but also global, effect of partial cutting on the increase in the turning moments experienced by all the trees in a stand, with the most suppressed trees being the most at risk.

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Marchand, David. "Effets du vent et de la pression atmosphérique sur le comportement de recherche d'un partenaire sexuel chez Aphidius nigripes, Hymenoptera, aphidiidae." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq33710.pdf.

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Sellier, Damien. "Analyse numérique du comportement mécanique d'arbres sous sollicitation aérodynamique turbulente." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12911.

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Abstract:

Tempêtes et ouragans causent des dégâts considérables dans les forêts de plantation du globe, entraînant ainsi des pertes économiques sévères. La question de la tenue aérodynamique du système aérien de l'arbre est centrale pour déterminer les risques de ruine lors de tels événements. Un modèle de dynamique non-linéaire des structures basé sur la Méthode des Eléments Finis a été développé afin d'évaluer le comportement mécanique de l'arbre soumis à l'écoulement atmosphérique, de nature turbulente en milieu forestier. L'analyse numérique est nécessaire pour appréhender toute la variabilité et la complexité de l'architecture aérienne des arbres. Les oscillations libres de trois jeunes Pins maritimes (Pinus Pinaster Ait. ) sont caracterisées experimentalement et par des simulations numériques. L'influence de la morphologie des sujets est prise en compte. En outre, le modèle est appliqué à un Epicéa de Sitka (Picea Sitchensis) sous forçage aérodynamique. Enfin, la méthode des plans d'expérience est employée pour identifier les facteurs clés affectant la stabilité d'un Pin maritime soumis à un vent simulé. Les paramètres étudiés sont les caractéristiques géométriques et matérielles de la structure. Les résultats mettent en évidence l'aptitude du modèle à prédire les caractéristiques dynamiques d'arbres réels. Ils confirment de plus l'incidence de l'architecture aérienne sur les mouvements de l'arbre induits par le vent.

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Kassir, Wafaa. "Approche probabiliste non gaussienne des charges statiques équivalentes des effets du vent en dynamique des structures à partir de mesures en soufflerie." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1116/document.

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Abstract:

Afin d'estimer les forces statiques équivalentes du vent, qui produisent les réponses quasi-statiques et dynamiques extrêmes dans les structures soumises au champ de pression instationnaire induit par les effets du vent, une nouvelle méthode probabiliste est proposée. Cette méthode permet de calculer les forces statiques équivalentes du vent pour les structures avec des écoulements aérodynamiques complexes telles que les toitures de stade, pour lesquelles le champ de pression n'est pas gaussien et pour lesquelles la réponse dynamique de la structure ne peut être simplement décrite en utilisant uniquement les premiers modes élastiques (mais nécessitent une bonne représentation des réponses quasi-statiques). Généralement, les mesures en soufflerie du champ de pression instationnaire appliqué à une structure dont la géométrie est complexe ne suffisent pas pour construire une estimation statistiquement convergée des valeurs extrêmes des réponses dynamiques de la structure. Une telle convergence est nécessaire pour l'estimation des forces statiques équivalentes afin de reproduire les réponses dynamiques extrêmes induites par les effets du vent en tenant compte de la non-gaussianité du champ de pression aléatoire instationnaire. Dans ce travail, (1) un générateur de réalisation du champ de pression instationnaire non gaussien est construit en utilisant les réalisations qui sont mesurées dans la soufflerie à couche limite turbulente; ce générateur basé sur une représentation en chaos polynomiaux permet de construire un grand nombre de réalisations indépendantes afin d'obtenir la convergence des statistiques des valeurs extrêmes des réponses dynamiques, (2) un modèle d'ordre réduit avec des termes d'accélération quasi-statique est construit et permet d'accélérer la convergence des réponses dynamiques de la structure en n'utilisant qu'un petit nombre de modes élastiques, (3) une nouvelle méthode probabiliste est proposée pour estimer les forces statiques équivalentes induites par les effets du vent sur des structures complexes décrites par des modèles éléments finis, en préservant le caractère non gaussien et sans introduire le concept d'enveloppes des réponses. L'approche proposée est validée expérimentalement avec une application relativement simple et elle est ensuite appliquée à une structure de toiture de stade pour laquelle des mesures expérimentales de pressions instationnaires ont été effectuées dans la soufflerie à couche limite turbulente
In order to estimate the equivalent static wind loads, which produce the extreme quasi-static and dynamical responses of structures submitted to random unsteady pressure field induced by the wind effects, a new probabilistic method is proposed. This method allows for computing the equivalent static wind loads for structures with complex aerodynamic flows such as stadium roofs, for which the pressure field is non-Gaussian, and for which the dynamical response of the structure cannot simply be described by using only the first elastic modes (but require a good representation of the quasi-static responses). Usually, the wind tunnel measurements of the unsteady pressure field applied to a structure with complex geometry are not sufficient for constructing a statistically converged estimation of the extreme values of the dynamical responses. Such a convergence is necessary for the estimation of the equivalent static loads in order to reproduce the extreme dynamical responses induced by the wind effects taking into account the non-Gaussianity of the random unsteady pressure field. In this work, (1) a generator of realizations of the non-Gaussian unsteady pressure field is constructed by using the realizations that are measured in the boundary layer wind tunnel; this generator based on a polynomial chaos representation allows for generating a large number of independent realizations in order to obtain the convergence of the extreme value statistics of the dynamical responses, (2) a reduced-order model with quasi-static acceleration terms is constructed, which allows for accelerating the convergence of the structural dynamical responses by using only a small number of elastic modes of the structure, (3) a novel probabilistic method is proposed for estimating the equivalent static wind loads induced by the wind effects on complex structures that are described by finite element models, preserving the non-Gaussian property and without introducing the concept of responses envelopes. The proposed approach is experimentally validated with a relatively simple application and is then applied to a stadium roof structure for which experimental measurements of unsteady pressures have been performed in boundary layer wind tunnel

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Berthier, Stéphane. "Effets des sollicitations aérodynamiques sur la croissance et le développement du pin maritime (pinus pinaster Ait. ) : influence sur la morphogenèse aérienne et racinaire, et sur la formation du bois de cœur." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12443.

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Abstract:

Le but de cette thèse est de soulever l'importance de la stimulation des plantes par le vent quotidien dans leur croissance et leur développement, en utilisant le pin maritime (Pinus pinaster Ait. ) comme espèce modèle. Une analyse biomécanique préliminaire détermine les facteurs physiques et biologiques à mettre en relation pour rendre compte qualitativement de la réponse d'un arbre au vent. Une étude expérimentale exploratoire, basée sur un mécanisme de ventilation inédit et spécifiquement intermittent, est ensuite proposée en complément de cet état de l'art. Elle aboutit à plusieurs résultats inattendus. Le premier est le rôle prépondérant de la direction et de la fréquence des stimulations aérodynamiques lorsque celles-ci sont modérées, dans la morphogenèse des tiges et des racines du semis. La répétition confère un caractère sélectif à l'exposition, que l'abrasion éolienne semble accroître. Les semis artificiellement ventilés développent par ailleurs un héliotropisme et une réponse gravitropique au basculement exacerbés par rapport aux conditions naturelles de croissance. Leur seconde réaction remarquable est une augmentation globale de croissance, attribuée à une amélioration des transferts de masse entre les organes assimilateurs et l'air. Pour finir, une investigation dendrométrique de la structure interne du tronc chez l'arbre adulte est abordée en relation avec son exposition aux vents dominants. L'hypothèse d'une contribution des sollicitations mécaniques de l'aubier à la formation irrégulière du duramen chez cette espèce, notamment celles induites par le vent quotidien (fatigue) ou les tempêtes (rupture), est alors proposée. Mais en dépit de nombreux indices favorables à cette théorie, d'autres facteurs physiques et physiologiques sont également explicatifs, comme ceux concernant l'activité hydraulique de l'aubier.

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Le, Dez Thomas. "Approche par similitude du couplage des effets thermiques et du vent sur les transferts de masse dans les réseaux aérauliques des bâtiments complexes." Thesis, La Rochelle, 2016. http://www.theses.fr/2016LAROS006/document.

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Abstract:

Les bâtiments résidentiels et industriels munis d’un réseau de ventilation constituent des installations complexes, susceptibles d’être le siège de transferts de masse et d’énergie, selon les situations de fonctionnement. Afin d’étudier ces transferts de masse, une méthodologie permettant d’établir des expérimentations à échelle réduite pour l’étude des écoulements anisothermes a été développée. Cette méthodologie a été validée numériquement, puis appliquée à une configuration de référence, représentative du principe de fonctionnement des réseaux de ventilation qui sont rencontrés dans le domaine nucléaire. Les influences du vent et des phénomènes thermiques sur les transferts de masse au sein de cette configuration ont été étudiées dans la soufflerie climatique Jules Verne du CSTB pour différentes situations de fonctionnement du réseau de ventilation (ventilation en fonctionnement normal, arrêt de la ventilation ou régime de sauvegarde) et des scénarios de dégagement de chaleur. Ces sources thermiques peuvent être issues d’un processus industriel ou d’un incendie. Elles ont été reproduites expérimentalement par une injection d’hélium. Les effets des sources thermiques couplées ou non au vent sur les pertes ponctuelles ou totales du confinement des locaux ont été mis en évidence et analysés. La robustesse du code à zones SYLVIA, utilisé notamment pour appuyer les évaluations de sûreté des installations nucléaires, a été analysée à partir des résultats expérimentaux. La prise en compte des phénomènes physiques observés expérimentalement a été validée. Les inversions des débits de fuite causées par les phénomènes thermiques ont été reproduites avec le code SYLVIA. Une comparaison entre les calculs où la source de chaleur a été simulée avec une injection d’hélium et avec une puissance thermique a permis d’observer l’impact de l’injection de masse causé par l’hélium sur les pressions, les débits et les températures
Residential and industrial buildings equipped with a ventilation system are complex facilities, where heat and mass transfers could occur according to the operating conditions. In order to study these mass transfers, a methodology has been developed to reduced-scale experimentations for non isothermal flows study. This methodology has been numerically validated, and then applied to a standard configuration, representing of the ventilation systems operating principle which are encounter in the nuclear field. The wind and the thermal phenomena influences on the mass transfers inside this configuration have been studied in the Jules Verne climatic wind tunnel of the CSTB for various operating ventilation system situations (normal operating ventilation system, stopping ventilation or protection rate of productivity) and scenarios of heat supply. These thermal sources can be generated by an industrial process or a fire. They have been reproduced experimentally with an helium injection. The effects of the heat sources coupled or not with wind on loss of building containment were highlighted and analyzed. The reliability of the zonal code SYLVIA, used notably to support safety assessment in nuclear buildings, has been analyzed from these experimental results. The modelling of the physical phenomena experimentally observed has been validated. The leakage flowrates reversals have been retrieved with the SYLVIA code. A comparison between the calculations where the heat source has been simulated with an helium injection and with a thermal power permitted to observe the mass injection effect has been caused by the helium on the pressures, the flowrates and the temperatures

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Pannard, Alexandrine. "Dynamique du phytoplancton et flux sédimentaires en réponse aux perturbations par le vent et la pluie dans les systèmes lentiques." Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S018.

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Abstract:

La dynamique du phytoplancton d'eau douce est contrôlée par le forçage physique, lié aux conditions météorologiques. Or ce forçage varie également à l'échelle journalière. Nous avons émis l'hypothèse que ces perturbations influencent le phytoplancton. Les conséquences possibles de ces perturbations sont la redistribution verticale des populations, un apport de nutriments, une augmentation de la turbulence dans l'épilimnion ou un approfondissement de ce dernier. Ces modifications ont des répercussions sur la prise de sels nutritifs, sur les pertes par sédimentation et sur la disponibilité en lumière pour les communautés de phytoplancton. Les études de terrain et en milieu contrôlé ont mis en évidence une augmentation de la structure de taille, associée à une augmentation des flux sédimentaires, après des perturbations par le vent. Des changements de la communauté ont été observés lors d'apports de nutriments limitants ou de modifications soudaines de l'intensité de stratification.

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Nesterova, Mariia. "Reliability of structures exposed to traffic and environmental loads." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2056.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l’analyse de la fiabilité du tablier du viaduc de Millau, un pont à haubans situé dans le sud de la France. Le but principal est d’extrapoler dans le temps les charges et les effets de charges sur le pont afin d’observer la fiabilité de différentes parties de la structure pendant sa durée de vie. Le viaduc de Millau est une infrastructure routière française, complexe et unique, qui est en début de vie. Il est important de pouvoir prévoir les charges extrêmes possibles sur le tablier du pont en raison de l’augmentation du volume ou du poids des véhicules. De telles prévisions nécessitent des données mesurées sur l’ouvrage, soit les charges ou actions, soit les effets de celles-ci. Les structures à grande échelle ont besoin d’une grande quantité de données, qu’il est difficile d’obtenir, de stocker et d’analyser. Cela pose un autre défi : les prévisions basées sur un temps limité et des données de surveillance accessibles. Les prévisions de charges de trafic dans ce travail sont effectuées à l’aide des données fournies par la surveillance du trafic du système BWIM pour le cas d’état limite ultime. Pour l’extrapolation de charge dans le temps, plusieurs méthodes de la théorie des valeurs extrêmes (EVT) sont comparées, une attention particulière étant accordée à l’approche POT. De plus, une contribution aux méthodes existantes pour le choix du seuil, en tant que principal défi de l’approche de POT, est apportée. Dans les grands ponts à haubans, le trafic n’est pas nécessairement l’action principale, mais les charges climatiques peuvent avoir un effet similaire ou supérieur. Le centre de ce travail est le tablier du viaduc de Millau. Par conséquent, la charge de vent statique obtenue à partir du système de surveillance de la santé structurelle du viaduc est considérée en combinaison avec les files de camions de circulation. Un modèle probabiliste est créé pour observer les probabilités de cas extrêmes pour les actions et leur combinaison. De même, l’influence de la durée de surveillance sur les intervalles de confiance pour les niveaux de retour de charges est étudiée. Dans le détail du tablier orthotrope en acier, les effets locaux causés par le passage de véhicules et les effets globaux contribuent à la valeur des contraintes. Les effets globaux proviennent des files des véhicules sur les deux voies de tablier et du vent statique dans une direction perpendiculaire. Dans cette thèse, un modèle d’éléments finis du pont est créé afin d’évaluer les contraintes dans le pont. Cela offre également la possibilité de prévoir l’état limite de fatigue. Habituellement, les dommages de fatigue accumulées dans un détail pendant la période de surveillance sont extrapolées linéairement. Le travail actuel propose une méthodologie pour extrapoler le nombre de cycles de fatigue dans le temps avec l’approche POT, qui prend en compte une variation du trafic en volume et en poids avec le temps. Une comparaison de l’approche proposée avec la méthode classique est effectuée et utilisée dans l’analyse de fiabilité en raison de fatigue. Une analyse de fiabilité est également effectuée pour l’état limite ultime afin de comparer les résultats obtenus avec plusieurs approches de EVT, d’observer l’importance des actions du vent sur la fiabilité du tablier et de comparer les prévisions basées sur EVT avec les modèles de charge de calcul des normes Européennes pour le trafic et le vent
The Thesis is dedicated to reliability analysis of the deck of Millau viaduct, a cable-stayed bridge located in Southern France. The main interest is the extrapolation in time of loads and load effects affecting the bridge in order to observe the reliability of chosen elements during the operational life of the structure. Millau viaduct is a complex unique bridge of French road infrastructure in the early stage of its life. It is important to be able to predict possible extreme loads on the deck of the bridge due to traffic growing in volume or weight. Such predictions require data from monitored actions or load effects in elements of the bridge. Large-scale structures need an enormous amount of data, that is not easy to obtain, to store and to analyze. It leads to another challenge - predictions based on limited time and accessible monitoring data.In the current work, predictions for traffic loads are done using provided data from bridge Weigh-in-Motion (BWIM) traffic monitoring for the case of the the ultimate limit state (ULS). For load extrapolation in time, several methods of Extreme Value Theory (EVT) are compared, with the most attention to the Peaks Over Threshold (POT) approach. Moreover, a contribution to existing methods for threshold choice, as the main challenge of POT approach, is made.In large cable-stayed bridges, not necessarily traffic is the leading action, but environment loads can have similar or superior effect. The focus of this work is on the deck of Millau viaduct, therefore, static wind loads obtained from structural health monitoring (SHM) of the viaduct are considered in combination with queues of traffic lorries. A probabilistic model is made to observe probabilities of extreme cases for both actions and their combination. As well, the influence of monitoring duration on confidence intervals for return levels of loads is studied.For the steel orthotropic deck of the bridge, both, local effects caused by passing vehicles and global effects, contribute to values of stresses. Global effects are coming from traffic queues on both lanes and static wind in a perpendicular direction. In this Thesis, finite element model (FEM) of the deck is performed in order to assess stresses in the deck. That brings a possibility to make predictions for the fatigue limit state too. Usually, fatigue damage accumulated in a chosen part of the deck during a monitoring period is extrapolated in time linearly. The current work proposes a methodology to extrapolate numbers of fatigue cycles in time with the POT approach, which accounts for a change in traffic in volume and weight with time. Comparison of the proposed approach with the classical method is made and used in the fatigue reliability analysis. Reliability analysis is made as well for the ULS in order to compare the results obtained from several EVT approaches, to observe the importance of wind actions on the reliability of the deck, and to compare EVT-based predictions with design load models of European Norms (EN) for traffic and wind

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Zemmour, Amar. "Étude de l'évolution des littoraux dunaires de la Côte d'Opale à différentes échelles de temps : analyse de leur capacité de régénération post-tempête." Thesis, Littoral, 2019. http://www.theses.fr/2019DUNK0525/document.

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Abstract:

Les dunes côtières constituent un des éléments fondamentaux de la dynamique des systèmes côtiers sableux. Leur stabilité dépend essentiellement de leur capacité à résister aux effets des tempêtes et à se reconstituer après l'érosion. Dans le contexte actuel du changement climatique, la probable hausse du niveau de la mer devrait affecter considérablement les systèmes côtiers et de surcroît augmenter la vulnérabilité des cordons dunaires à l'érosion.L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'évolution des littoraux dunaires de la Côte d'Opale en adoptant une approche à plusieurs échelles de temps afin d'évaluer leur capacité de résistance et/ou de régénération face aux événements tempétueux. A long terme, l'étude de l'évolution du trait de côte sur près de 68 ans, à partir de photographies aériennes orthorectifiées, a révélé que plus de la moitié des littoraux dunaires de la Côte d'Opale sont stables ou en accumulation et possèdent donc une bonne capacité de résilience, malgré les nombreuses tempêtes ayant affecté ce littoral depuis le début des années 50. L'analyse de leur évolution sur un pas de temps de 5 ans a mis en évidence une forte variabilité spatiale et temporelle directement liée aux forçages météo-marins, notamment aux épisodes tempétueux associés à des hauts niveaux d'eaux. A moyen et court termes, des levés topographiques LiDAR et des mesures in-situ, couplés aux données météorologiques et hydrodynamiques, ont révélé une réponse morphologique différente entre des secteurs dunaires adjacents. Celle-ci est liée à la variation des paramètres morphologiques (altitude de pied de dune, largeur et volume du haut de plage) au cours des périodes étudiées. Les résultats montrent également que les processus de régénération peuvent être très longs sur nos sites d'étude, ce qui suggère que les dunes cotières qui, jusqu'à présent étaient relativement stables, risquent de connaître des épisodes d'érosion plus fréquents avec l'élévation contemporaine du niveau de la mer
Coastal dunes are fundamental elements of sandy coastal systems dynamic. They may experience a variable response to coastal erosion, in relation to their ability to withstand storm effects and to recover from erosion. Global sea level rise, related to global warming, would considerably affect coastal systems and hence the sensitivity of coastal dunes to erosion. The main objective of this thesis is to study the evolution of the Côte d'Opale coastal dunes at different time scales in order to evoluate their capacity to resist and/or to recover from storm impacts. Over long term periods (nearly 68 years), shoreline evolution analysis from orthorectified aerial photographs revealed that more than half of the Côte d'Opale coastal dunes are stable or prograding and thus, are resilient. Their evolution over 5-year periods highlighted a strong spatial and temporal variability which is directly linked to weather and hydrodynamic conditions, especially the occurence of storms during heigh water levels. At medium and short term scales, topographic surveys from LiDAR and in-situ measurements, coupled with metrological and hydrodynamic data, showed a different morphological response between adjacent coastal dune areas. This is related to variations in morphological parameters such as dune foot elevation, width and volume of the upper-beach during the studied periods. Results show also that coastal dunes recovery from storms can be a very long process at our study areas, suggesting that foredunes in a state of mesoscale stability may experience more frequent erosion with currents sea level rise

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Tabary, Pierre. "Observations radar de systèmes précipitants orographiques pendant l'expérience MAP." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30031.

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Bergeron, Carl. "Modélisation du chablis en pessières régulières et irrégulières : effet de la diversité structurale des pessières noires boréales sur la résistance et la susceptibilité au chablis." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24356/24356.pdf.

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Abstract:

Des travaux ont permis d’évaluer la résistance et la susceptibilité au chablis de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) en structure régulière et irrégulière. Des expériences de treuillage ont permis d’évaluer le moment de force critique afin de quantifier la résistance des arbres au renversement et au bris de tige. Différents modèles ont été ajustés aux données. Le moment de force critique est fonction de la masse de la tige dans tous le cas et influencée par la structure ou les ratios hauteur : diamètre dans certains cas. Ces résultats sur la résistance, de même que la modélisation de la cime et plusieurs autres ajustements, furent intégrés dans le modèle ForestGALES afin de quantifier la susceptibilité au chablis. La susceptibilité apparaît fort variable entre et au sein de chaque type de structure, mais l’espacement et le rapport hauteur : diamètre expliquent la majeure partie de la variabilité observée.
Works aimed to evaluate windthrow resistance and susceptibility for black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) stands of regular and irregular structure are presented here. Performed tree pulling works permitted to evaluate the critical bending moment in order to quantify the resistance of trees to overturning and stem breakage. Different models where fitted to the data. The critical bending moment is function of stem weight in all cases and influenced by the structure type or the height:diameter ratio in some cases. These results on mechanical resistance, along with crown modelling results and other adjustments, were used in an adaptation of the ForestGALES model in order to quantify windthrow susceptibility. Susceptibility appears to be quite variable between compared stands, both between and within structure types, but average tree spacing and height:diameter ratio explain most of the observed variability.

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Cucchi, Véronique. "Sensibilité au vent des peuplements de pin maritime (Pinus pinaster Ait. ) : analyse comparative de dégâts de tempête : étude expérimentale et modélisation de la résistance au déracinement." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12822.

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Abstract:

Dans les forêts de production, le vent génère des dégâts provoquant d'importantes pertes économiques. Or les réactions des peuplements forestiers à l'action physique du vent sont encore mal connues, car elles mettent en jeu un ensemble de processus complexes imbriqués à différentes échelles. L'objectif de cette thèse était de dégager des pistes pour la compréhension des principaux facteurs sylvicoles et environnementaux influençant la sensibilité au vent des peuplements de Pin maritime, cultivés dans les Landes de Gascogne pour la production de bois. Trois approches complémentaires ont été utilisées : i) l'analyse comparative de dégâts de tempête sur deux dispositifs expérimentaux, ii) l'expérimentation de la résistance de l'ancrage racinaire dans le contexte pédologique du massif landais en utilisant des essais de flexion en statique, et iii) la modélisation de vitesses critiques de vent pour des peuplements simulés de Pin maritime d'âge et de scénario sylvicole donnés. A l'échelle du peuplement, l'analyse comparative et la modélisation ont montré que la résistance au vent dépend à la fois de l'âge du peuplement et de la densité d'arbres. L'observation des dégâts causés par la tempête de 1999 a révélé que cette densité, en déterminant les caractéristiques dendrométriques des pins, influence de façon complexe la résistance globale du peuplement et la résistance individuelle des arbres. A l'échelle des arbres, les essais de flexion ont mis en évidence l'effet de la position spatiale sur la résistance individuelle : les pins de lisière exposés aux vents dominants résistent mieux à l'arrachage que les pins ayant poussé à l'intérieur du peuplement. Des améliorations du modèle de prédiction des vitesses critiques obtenu sont proposées, dans une double optique d'outil de recherche et d'outil d'aide à la gestion. Une réflexion sur la prise en compte du risque forestier lié au vent est engagée
In managed forests, trees damaged by wind can represent significant economic losses. The response of forest stands to wind loading during storm is still partly unknown, as it is the result of a set of complex processes overlapping at different scales. This thesis aims to highlight the main silvicultural and environmental factors influencing sensitivity to wind of even-aged Maritime pine stands, which are intensively cultivated for wood production in southwest France. Three complementary approaches were used: i) comparative analysis of wind damage on two experimental stands, ii) static winching tests in order to determine mechanical resistance of root anchorage according to podzolic soil conditions found in the "Landes de Gascogne" region, and iii) modelling the critical wind speed for simulated stands of Maritime pine according to age and silvicultural scenario. At the stand scale, observation of damage and modelling simulations showed that sensitivity to wind depended both on stand age and stand density. A comparative analysis of damage after the 1999 storm indicated that stand density, which controls tree size characteristics, have complex effects on global stand and individual tree resistance. At the tree scale, winching tests showed a significant effect of spatial position of the tree on its individual resistance, as edge trees exposed to prevailing wind were better anchored than trees growing inside the stand. Some improvements are proposed for the model obtained, with two objectives, a scientific tool and an expert system intended to assist foresters. Finally, perspectives for taking into account wind risk in forest management are presented

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Brezoescu, Cornel-Alexandru. "Navigation d'un avion miniature de surveillance aérienne en présence de vent." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060415.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur le comportement en vol de drones légers à voilure fixe en présence de vent. Ces dispositifs aériens offrent une transition en douceur de la théorie à la pratique dans le domaine de la commande autonome. En outre, ils fournissent une solution appropriée dans des environnements inaccessibles ou dangereux pour les êtres humains. Cependant, ne pas avoir un pilote humain à bord implique que les UAV reposent sur l'automatisation pour naviguer ou pour éviter les obstacles. De plus, leur vitesse de fonctionnement relativement faible les rend particulièrement affectés par le vent. Motivé par ces considérations, les objectifs de ce travail de recherche visent des résultats théoriques et expérimentaux dans le domaine de la conception de contrôleurs de vol pour les petits drones à voilure fixe de configuration classique permettant le vol stable dans les conditions de vent. Pour atteindre ces objectifs, plusieurs domaines de recherche sont abordés dans cette thèse comme il suit.Tout d'abord, une étude approfondie sur l'aspect aérodynamique de l'avion est menée afin d'obtenir le modèle mathématique du véhicule en présence de vent. En outre, des modèles qui reproduisent le comportement essentiel du système dans un contexte simplifié sont analysés. Par conséquent, des modèles non linéaires de complexité réduite, qui sont plus simples à analyser et simuler et plus adaptés à la conception de stratégies de contrôle, sont présentés. Deuxièmement, le problème à résoudre est formulé comme un problème de suivi de trajectoire dans lequel le dispositif de commande de vol doit être en mesure de diriger le véhicule le long d'un chemin. Des stratégies de navigation sont élaborées dans le but d'éliminer la déviation de l'avion par rapport à la trajectoire de référence. Le vent est considéré d'abord mesurable par une station au sol et, ensuite, estimé en utilisant une navigation adaptative basée sur la théorie de Lyapunov. La performance de l'algorithme d'estimation est améliorée en utilisant la stratégie de commande basée sur la méthode des fonctions de réglage. Le troisième axe de recherche est la conception et la mise en œuvre d'un dispositif expérimental qui se compose d'une station au sol utilisée pour la visualisation et la commande à distance du drone et d'un pilote automatique embarqué contenant la plate-forme de vol munie d'avionique appropriée.

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Poette, Christopher. "La fragmentation du paysage : impact sur l'écoulement atmosphérique et la stabilité au vent des peuplements forestiers." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0387/document.

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Abstract:

A l’heure actuelle, seuls des facteurs locaux, stationnels, sont considérés pour le calcul des risques liés au vent alors que le vent qui aborde un peuplement forestier est affecté par les surfaces sur lesquelles il vient de passer ; les lisières en particulier jouent un rôle important sur l’écoulement atmosphérique, en contribuant à générer de la turbulence. Dans un paysage fragmenté, constitué d’une mosaïque de surfaces de différentes hauteurs et rugosités, la multiplicité des lisières est ainsi susceptible d’avoir des effets cumulatifs perceptibles à l’échelle régionale, qui pourraient contribuer de manière significative à la fragilité des massifs face à des tempêtes. Certains niveaux de fragmentation semblent susceptibles de conduire à un accroissement des risques en cas de vent violent. Bien que la région de lisière a été étudiée de manière approfondie dans le passé en raison de leur importance pour la détermination des vitesses de vent, des niveaux de turbulence et des échanges entre l’atmosphère et la canopée, il n’y a aucune étude de l’impact de lisières multiples ou de la fragmentation des forêts sur les caractéristiques de la couche limite à l’échelle du paysage. Quelques rares études laissent penser que la fragmentation du paysage pourrait moduler de manière significative la structure turbulente de la couche limite atmosphérique mais ces études concernent des réseaux de brisevents plutôt qu’un ensemble de parcelles forestières. On cherche par conséquent à caractériser les champs de vent et de turbulence pour ces différentes configurations. Pour ce faire, une expérimentation en soufflerie à été réalisée, visant à caractériser l’écoulement sur des maquettes de paysage présentant cinq degrés de fragmentation (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, où L est la distance entre deux patchs de forêts régulièrement espacés et h est la hauteur de la canopée). Un cas homogène a également été simulé et sert ici de référence. Pour le modèle de canopée choisi, ces expérimentations montrent que l’énergie cinétique turbulente présente dans la basse atmosphère ne passe pas par un maximum pour une valeur de l’espacement intermédiaire comme il était supposé à l’origine. Le cas homogène est la configuration la plus rugueuse. Pour de grands espacements l’influence d’une parcelle ne se fait guère sentir sur la suivante et lorsqu’ils sont faibles l’écoulement ne "ressent" guère les clairières et présente des caractéristiques semblables au cas homogène. Nous avons également évalué un modèle atmosphérique de type "simulation des grandes échelles" à l’aide des données présentées précédemment. Le modèle est capable de reproduire les grandes caractéristiques de la turbulence telles que les vitesses de vent horizontales et verticales, l’énergie cinétique turbulente, les contraintes de Reynolds et les coefficients d’asymétrie horizontale et verticale en tous points du domaine. Cela nous a permis de confirmer la validité des calculs numériques et de simuler l’écoulement sur une plus large gamme de paysages fragmentés. Les résultats démontrent l’importance de l’indice foliaire pour le calcul de la rugosité effective sur une succession de patchs de forêt
At present only the characteristics of a forest stand and its immediate environment are taken into account in calculating forest wind risk. However, it is known that the wind is strongly affected by the surfaces over which it has previously flowed. Forest edges in particular play an important role in determining the characteristics of the atmospheric flow by generating increased turbulence, triggering the formation of coherent tree scale structures. In a fragmented landscape, consisting of surfaces of different heights and roughness, the multiplicity of edges may have cumulative effects at the regional scale leading to increased forest damage during storms. Flow changes in the atmospheric boundary-layer across surface roughness changes have received extensive study in the past because of their importance in determining velocities, turbulence levels and exchange between the atmosphere and biosphere or ground. There have also been a number of studies across single forest edges both in the field, wind-tunnels and computer models. However, there have been no studies of flow across multiple forest edges or the impact of forest fragmentation on the characteristics of the boundary-layer. The only studies on multiple surface changes have been wind-tunnel examination of the flow though and across multiple wind-breaks. In this thesis we show results from a series of wind tunnel experiments on a range of levels of forest fragmentation. Five gap spacings (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, where L is the length of the gap and h is the canopy height) were investigated using 3D laser doppler velocimetry in order to assess the effects of fragmented landscapes on mean and turbulent wind characteristics. The fragmentation was two-dimensional with the transition between forest and gaps only being along the wind direction and the forest and gaps were continuous perpendicular to the wind direction. The wind speeds and turbulence characteristics are compared against measurements from a single forest edge in the wind tunnel, which acts as a reference. No enhancement of turbulence formation at a particular level of fragmentation was observed but there was a consistent pattern of wind speed and turbulence back from the first edge of each simulation with the horizontal velocity at tree top increasing and the turbulent kinetic energy decreasing as gap size increased. We also compare mean wind speeds (U and W) and turbulence characteristics (variance in u, v, and w; skewness in U, V, and W; Reynold’s stress, and TKE) at all points in the experimental measurement domain of the wind tunnel with Large Eddy Simulation (LES) results, which allows us to confirm the validity of the LES calculations and to conduct a wider range of experiments than was possible in the wind-tunnel. The results demonstrate the importance of the frontal area index or roughness density of elements (in this case trees) in determining the nature of the flow and the effective roughness of the overall surface. They also show that as the gaps between forest blocks increases the flow transitions (at a gap size between 10 to 15 tree heights) from flow comparable to that over a continuous forest to flow across a set of isolated forest blocks

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Dongmo, Keumo Jiazet Joël Hans. "Acclimatation des arbres au changement des sollicitations mécaniques induites par le vent suite à une éclaircie dans un peuplement de Hêtre." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2022. http://www.theses.fr/2022AGPT0014.

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Abstract:

Si l'accès aux ressources telles que la lumière ou l'eau détermine le potentiel de croissance des arbres, l'allocation de la biomasse produite est fortement influencée par les stimulus mécaniques perçues par la plante. La réponse des arbres aux stimulus mécaniques tels que ceux induits par le vent est appelée thigmomorphogénèse. Cette réponse a surtout été étudiée sur de très jeunes plants en conditions contrôlées, et seulement peu en conditions naturelles. Cette étude est la première à étudier la croissance d'un arbre dans un peuplement de feuillus ayant pour objectif de quantifier l'importance de l'effet thigmomorphogénétique en tant que facteur de croissance dans un contexte sylvicole. Pour ce faire, quarante arbres répartis en quatre groupes de dix arbres chacun ont été sélectionnés dans un peuplement dense de F. sylvatica L. âgé de 35 ans. Chaque groupe était soumis à un des traitements suivants : éclaircie sans haubanage, éclaircie avec haubanage, haubanage et témoin.En ce qui concerne l'allocation de la croissance, les résultats montrent que 45% de la croissance volumique du tronc ainsi que 61% de la croissance radiale des racines des arbres éclaircis sont dus aux stimuli mécaniques induits par le vent. Par ailleurs, la distribution de la surface des cernes suivant la hauteur de l'arbre est sous un fort contrôle mécanosensitif. A l'opposé, aucun effet des sollicitations mécaniques ni de l'éclaircie n'a été observé sur la croissance axiale. Concernant l'anisotropie circonférentielle de la croissance, l'étude ne permet pas de mettre en évidence un effet thigmomorphogénétique, malgré l'identification des secteurs dominants pour les vents et les déformations fortes. L'hypothèse avancée est que la variabilité directionnelle des déformations perçues est trop grande pour induire une réaction de croissance orientée dans une direction précise comme c'est le cas en conditions contrôlées
While the tree growth potential is mainly determined by access to resources such as light or water, the distribution of produced biomass is under strong biomechanical control. The tree response to mechanical stimuli such as those induced by wind is called thigmomorphogenesis. This response has been mainly studied on very young trees under controlled condition, and only rarely in natural condition. This is the first study dealing with the tree growth in a broadleaf stand aiming to quantify the importance of thigmomorphogenetic effect as a growth factor in the silvicultural context. The experimental set-up includes forty trees divided into four groups of ten trees selected in a dense 35yrs old F. sylvatica L .stand. Each group was submitted to one of following treatments: thinning without guying, thinning with guying, guying only and controls.Considering the thigmomorphogenetic effect on the biomass allocation inside the tree, our results show that 45% of the stem volume growth and 61% of the root radial growth of thinned trees are due to wind-induced mechanical stimuli. Further, the distribution of tree ring area along the tree stem is under strong mechanosensitive control. In contrast, no effect of mechanical stimuli or thinning was observed on axial growth. Considering the explanation of the circumferential growth anisotropy, our results do not highlight a thigmomorphogenetic effect despite the identification of dominant sectors for strong winds and strains. The hypothesis put forward is that the directional variability of perceived strains is too high to induce a strongly directional growth response as it is usually the case under controlled conditions

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García, gago Ángel. "Développement de chaînes de modélisation numérique pour prendre en compte les effets de la variabilité à petites échelles du vent dans la simulation de la production électrique avec des éoliennes." Electronic Thesis or Diss., Marne-la-vallée, ENPC, 2023. http://www.theses.fr/2023ENPC0041.

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Abstract:

Les champs atmosphériques, dont le vent, présentent une variabilité extrême sur une large gamme d'échelles spatio-temporelles. Cela les rend complexes à analyser, modéliser et même observer. Les outils gaussiens standard ne permettent pas de prendre en compte cette variabilité et sous-estiment les fluctuations extrêmes. L’augmentation continue de la production éolienne dans les scénarios de transition énergétique souligne la nécessité de mieux caractériser et simuler ces champs. Les Multifractales Universels (UM) sont un candidat approprié pour ce cadre requis. En effet, elles reposent sur le concept physique d'invariance d'échelle, hérité des équations de Navier-Stokes, et sont parcimonieuses avec seulement trois paramètres physiquement interprétables pour caractériser pleinement la variabilité des champs. Dans ce cadre, les champs sont générés par un processus de cascade multiplicative, où l'activité est transférée itérativement des grandes échelles jusqu'aux échelles de dissipation (quelques mm pour le vent). Les UM ont été largement mis en œuvre sur large spectre de champs géophysiques .D’abord, des champs de vent réalistes ont été simulés. Une analyse UM a été mise en œuvre sur des données d'anémomètres 3D à haute résolution collectées lors de la campagne de mesure du projet RW-Turb qui a eu lieu pendant 2,5 ans sur le parc éolien des Pays d'Othe. On a observé un bon comportement invariant d'échelles entre 4 secondes et 17 minutes et identifié des tendances sur paramètres UM en fonction de la vitesse moyenne du vent. Des changements rapides sont notés jusqu'à environ 4 m/s avant d'atteindre un plateau. Ensuite, des champs de vent sont simulés en utilisant des méthodes existantes pour les cascades continues. Ces outils sont conçus pour faciliter la simulation de champs géophysiques scalaires et vectoriels. Ils offrent la flexibilité d'étendre leur application à des champs 1D, 2D et 2D+1, fournissant ainsi une approche polyvalente pour la modélisation de champs vectoriels complexes. Quatre méthodes de simulation du vent sont mises en œuvre sur la plage d'échelles identifiées dans l'analyse. La première, simpliste, implique la reconstruction des champs de vent à partir de mesures ponctuelles et de lois d'échelles. Deux autres sont basées sur les Flux Intégrés Fractionnairement (FIF). L'une simule directement les champs de vent, tandis que la seconde est adaptée pour modéliser les fluctuations du vent et le reconstruire à partir de là. Des outils ont été développés pour simuler des scalaires (vent horizontal) ou des vecteurs pour des séries temporelles, des cartes ou dans un espace 3D avec le temps. Enfin, des champs ont également été générés en utilisant le logiciel commercial Turbsim, développé par le NREL (Etats-Unis). Il repose sur des statistiques gaussiennes, dont les limites sont connues pour le vent. Les simulations ont été analysées en 1D et 2D pour confirmer leur validité. Les propriétés du vent observées sont mieux reproduites par des simulations FIF directes. Enfin, les champs de vent simulés sont utilisés pour étudier les effets de la variabilité du vent à petites échelles sur le couple de l'éolienne en les intégrant dans trois chaînes de modélisation à la complexité croissante. La première ne prend en compte que la variabilité temporelle, en moyennant le vent et en le considérant à la hauteur de la nacelle. La deuxième intègre la contribution de chaque portion de pale pour calculer à chaque pas de temps le couple global et ainsi prendre en compte à la fois la variabilité spatiale et temporelle. La troisième utilise le logiciel largement utilisé dans la recherche et l'industrie, OpenFAST (NREL). Dans l'ensemble, des caractéristiques similaires sont observées pour les trois types de séries temporelles simulées. L'analyse UM mise en œuvre sur un ensemble de simulations montre une meilleure capacité de la méthode intégrale à tenir compte des fluctuations du vent à petite échelle
Atmospheric fields, and notably wind fields are known to exhibit extreme variability across wide ranges of space-time scales. This makes them complex to analyse, model and even to observe. Standard Gaussian tools are not able to deal with such variability and underestimate extreme fluctuations. However, the ongoing increase of wind power production in energy transition scenarios highlights the need to better characterize and simulate these fields.Multifractals are an appropriate candidate for this required framework. Indeed, they rely on the physically based concept of scale invariance retrieved from the governing Navier-Stokes equations. In this framework, fields are generated through a multiplicative cascade process, where activity is iteratively transferred from large scales down to dissipation scales, which is of few millimeters in the case of wind. In the specific framework of Universal Multifractals (UM) only three parameters with clear physical interpretations are needed to fully characterize the fields' variability. UM have been extensively used to characterize and simulate a wide range of geophysical fields such as wind, rainfall or river flow.In a first step of this PhD, realistic wind fields are simulated. First, UM analysis were implemented on high-resolution 3D anemometer data collected during the RW-Turb measurement campaign that took place over 2.5 years on the operational wind farm of Pays d'Othe. A good scaling behaviour between 4 s and 17 min was observed and trends of retrieved UM parameters were identified depending on average wind. Rapid changes are found up to roughly 4 m/s before reaching a plateau. Then wind fields are simulated relying on existing methods for continuous cascades. These tools are designed to facilitate the simulation of both scalar and vector geophysical fields, expanding beyond the constraints of one-dimensional scenarios. They offer the flexibility to extend their application to spatial, temporal, or spatio-temporal fields, providing a versatile approach to modeling complex vector fields. Four distinct wind simulation methods are implemented on the range of scales identified in the analysis. The first one entails the reconstruction of wind fields from point measurements using scaling laws, although it does involve certain oversimplifications. The next two methods, are both based on Fractionally Integrated Flux. One directly simulates wind fields, while the second is tailored to model wind fluctuations and reconstruct wind from there. Tools to simulate scalars (horizontal wind) or vectors for time series, maps or in a 3D space plus time framework were developed. Finally, fields were also generated using the commercial software Turbsim, developed by the US National Renewable Energy Laboratory (NREL). It relies on Gaussian statistics which are know to exhibit limitations in capturing the true nature of wind fields. Simulation were analysed in 1D and 2D to confirm validity. It appears that observed wind properties are best reproduced by direct FIF simulations.Finally, the wind fields simulated are used to investigate the effects of small-scale wind variability on the wind turbine torque computation by imputing the simulated vector fields into three modelling chains with increasing complexity. The first one only considers the temporal variability, averaging the wind field and considering it at hub height. The second one is based on the angular moment definition and allows to consider both spatial and temporal variability by computing the torque at each blade point and integrating it along the radius for each time step. Finally, the third one uses the commonly used in research and industry software OpenFAST developed by the NREL. Overall similar features are observed for three types of simulated time series. UM analysis implemented on ensemble of simulations enabled to highlight a better ability of the integral method to account for the small scale wind fluctuations

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Saint, Cast Clément. "Modélisation du développement architectural, de l'acclimatation au vent dominant et de l'ancrage du système racinaire du pin maritime." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0018/document.

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Abstract:

Plus de la moitié des pertes de bois dans les forêts européennes sont dues aux tempêtes. Une connaissance des mécanismes impliqués dans la stabilité mécanique des arbres est alors capitale. L’ancrage de l’arbre dans le sol constitue l’une des composantes principales du maintien mécanique de l’arbre. Il est principalement déterminé par l’architecture du système racinaire et son interaction mécanique avec le sol. Au cours de son développement, l’arbre modifie ses dimensions et se complexifie. Plus particulièrement, le système racinaire semble s’acclimater (ex : croissance en diamètre plus importante) aux déformations engendrées par le vent. L’ensemble de ces modifications conduit à une évolution des mécanismes à l’origine de l’ancrage au cours du développement de l’arbre. L’étude expérimentale de cette fonction est compliquée car les racines sont difficilement mesurables en continu dans le sol. Nous avons alors mis au point une approche numérique pour décrire la croissance du système racinaire et la distribution des déformations dues au vent. Une grande base de données structurée en chronoséquence de systèmes racinaires numérisés (Pinus pinaster) a été mobilisée. Comme l’étude de la structure et des fonctions des racines est plus efficiente quand la différentiation entre racines est prise en compte, nous avons d’abord formalisé les types racinaires du système racinaire du pin maritime à partir d’une technique de classification (« k-means clustering ») réalisée avec quatre variables. La classification des racines latérales du pin maritime nous a permis d’identifier 5 types racinaires au cours du développement du pin maritime. Ce regroupement explique 70% de la variabilité de notre base de données. Chaque système racinaire est caractérisé par trois grosses racines horizontales émises par la souche. Les racines montrent une forte différentiation pour leur tropisme, avec une direction de croissance soit horizontale soit verticale. La structure de la partie centrale du système racinaire est pratiquement complète dès l'âge de 4 ans. Sur la base des types racinaires identifiés, nous avons calibré un modèle architectural (RootTyp ; Pagès et al. 2004) pour le pin maritime. Treize paramètres pour chaque type racinaire ont été estimés par l’intermédiaire de la base de données, d’informations issues de la littérature et d’une procédure d'optimisation. Une modélisation réaliste du système racinaire jusqu'à 50 ans n’a pu être obtenue qu'en implémentant au modèle RootTyp de nouveaux processus biologiques : la diminution de la ramification avec la croissance de la racine et la diminution de la vigueur des racines avec l'ordre de ramification. Malgré ces améliorations, les systèmes racinaires de la base de données présentent des diamètres plus importants à proximité de la souche par rapport aux systèmes racinaires simulés. Ce biais systématique est principalement attribué à l’acclimatation des racines au vent dominant. Les altérations de croissance dues aux contraintes pédologiques ont également été implémentées grâce à l’amélioration du module de sol du modèle architectural.Enfin, pour comprendre les mécanismes à l’origine de l’acclimatation des racines nous avons combiné plusieurs modèles pour prédire la distribution spatiale des déformations dans des maquettes simplifiées de systèmes racinaires à 4, 6 et 13 ans, pour trois régimes de vent spécifiques à la région étudiée. D’après les simulations, les déformations des racines sous l'effet du vent diminuent avec l’âge, en raison de l’augmentation de la rigidité des racines. Cela suggère une plus forte réponse thigmomorphogénétique aux stades jeunes. Les modifications structurelles et anatomiques du système racinaire par acclimatation au vent s’expliquent principalement par les distributions des déformations et des contraintes dans les racines
Storms cause more than 50% of the timber loss in European forests. However, forest tree anchorage mechanisms throughout their lifespan are not fully understood, especially the strong acclimation of root systems to common winds. This lack of knowledge is mainly due to technical difficulties: neither the root structure nor the mechanical contribution of the roots could be characterized continually. Thus we set up a numerical approach to model the development of the root system and to describe the strains resulting from common winds. This generic approach has been developed using Pinus pinaster grown in sandy soils as model species.Seven datasets of excavated root systems from 0 to 50 years were employed. The assessment of root structure and functions is more powerful if the differentiation of root system in several root types is considered. We first proposed an automatic classification of roots with the k-means clustering algorithm. Four root traits were chosen as classifiers, including three geometric architectural traits, which can be precisely assessed whatever the tree/root age. Clustering yielded similar five groups of laterals roots at all ages, explaining 70% of the variability. The three largest lateral roots per tree were all horizontal roots branching from stump and the other lateral roots show a large differentiation for tropism: nearly all the roots were horizontal or vertical roots. The framework of the central part of the root system can be almost completed in 4-year-old trees (3.5 cm collar diameter). We then calibrated the existing RootTyp (Pagès et al. 2004) architectural model for P. pinaster for each of the root types defined by the cluster analysis. We used the database combined with a literature review and an optimization method to get accurate values for 13 parameters by root types. We devoted effort to validate our model calibration. In order to model architecture of the root system, damping properties had to be implemented to yield realistic outputs up to the mature stage. Branching varied as a function of distance from the root base, and growth capacity decreased with branching order. Nevertheless, the root diameters of simulated root systems were generally underestimated. This was certainly due to root growth plasticity to the prevailing wind, an acclimation facet not taken into account at this calibration step. Growth alterations due to a cemented horizon were reproduced using the new calibrated soil module. Then, the wind acclimation of roots was numerically investigated by examining the root mechanical stimuli due to wind. A chain of biomechanical models was used to predict the spatial distribution of stress and strain in simplified root systems at 4, 6 and 13-year-old as a result of three levels of usual winds. According to simulations, the strain amplitude decreased with tree growth due to the increasing root system stiffness. This suggests larger thigmomorphogenetic responses at young stages. The modifications of the structural and wood root properties related to wind acclimation were largely explained by the stress and strain distribution in the root system

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Robin, Pauline. "Hydrodynamique extrême en mer près des côtes." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4733/document.

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Abstract:

Lors d'événements météorologiques extrêmes, cyclones ou tempêtes, les états de mer exceptionnels avec un déferlement important provoquent une montée du niveau de l'eau sur le littoral (surcote) et un envahissement des terres émergées amplifié par l'effet du vent. Cela peut causer d'énormes dégâts humains et matériels (Xynthia, février 2010).Dans un premier temps, le but de ce travail était de comprendre les mécanismes hydrodynamiques mis en jeu lors des tempêtes. Pour cela, nous avons mis en place une campagne de mesures dans la grande soufflerie air-eau de l'IRPHE à Luminy. L'objectif était de quantifier le runup des vagues en fonction d'un vent onshore (jusqu'à 15m/s) pour différentes conditions de houle (régulière, irrégulière ou vent seul) mais aussi de connaître les effets du vent sur les caractéristiques de la houle et sur les courants moyens près du rivage.Dans un deuxième temps, un modèle numérique de type Boussinesq dans le domaine temporel a ensuite été développé en tenant compte des effets combinés vagues/vent/déferlement. Ce modèle est basé sur l'approche de Bingham et al. (2009). Il intègre une bathymétrie variable pour modéliser la propagation d'ondes à l'abord du rivage. Un terme d'amplification des vagues par le vent, Jeffreys (1925, 1926), Miles (1957) ainsi qu'un terme de dissipation pour tenir compte du déferlement ont été introduit, Madsen et al. (1997a), Muscari et Di Mascio (2002). Enfin un modèle simple de runup a été implémenté, Hibberd et Peregrine (1979), Lynett et al. (2002). Afin d'être validé le modèle est confronté à diverses expériences de la littérature, ou à des expériences déjà réalisées au sein du laboratoire
During extreme weather events like cyclones and storms, the extreme states sea withimportant breaking cause a level setup and coastal flooding magnified by strong wind and can cause human and material damage (Xynthia, february 2010).Initially, the aim of this work is to understand the hydrodynamics mechanisms when storms. To understand this, a measurement campaign was carried out in large air/sea facility at Marseille Luminy. The objective was to quantify maximum runup due to the wind and waves during onshore wind (up to 15m/s) for different conditions of waves (regular, irregular or only wind) and also to know the effect of wind on the waves characteristics and currents near the shore.A Boussinesq-type model in time domain has been developed taking into account the combined effects of wave/wind/breaking. The model that we use is based on the model developed by Bingham et al. (2009). It incorporates a variable bathymetry to simulate the propagation of the waves from offshore to the coastal environment. Amplification of waves by wind is added in two different ways. Jeffreys (1925, 1926), Miles (1957) and to take into account the dissipation of wave, we included a dissipation term, Madsen et al. (1997a), Muscari and Di Mascio (2002). Finally, we introduced the simple runup model of Hibberd et Peregrine (1979), Lynett et al. (2002). In order to validate the model, we have compared our results with differents experiments

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AUGIER, PASCAL. "Contribution a l'etude et a la modelisation mecaniste-statistique de la distribution spatiale des apports d'eau sous un canon d'irrigation : application a la caracterisation des effets du vent sur l'uniformite d'arrosage." Paris, ENGREF, 1996. http://www.theses.fr/1996ENGR0016.

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Abstract:

La modelisation de la repartition spetiale des apports d'eau d'irrigation, en particulier sous un systeme par canon et enrouleur, est l'une des etapes importantes pour pouvoir ameliorer les performances de l'irrigation, a l'echelle de la parcelle agricole, notamment en conditions ventees qui perturbent fortement l'uniformite d'arrosage. Le modele est base sur une representation du jet en deux phases: une phase jet principal (phase porteuse) et une phase gouttes, dont les trajectoires sont calculees par la methode lagrangienne. Pour pouvoir identifier les parametres du modele canon d'irrigation, des acquisitions de donnees experimentales sont realisees. * la mesure des trajectoires du jet, produit par differents canons d'irrigation, est realisee a l'aide de cameras video. L'analyse permet de degager deux points essentiels: (1) la trajectoire du jet (phase porteuse) est quasiment confondue avec la trajectoire parabolique jusqu'a son apogee (2) apres, la trajectoire du jet s'inflechit vers le sol et la generation de gouttes d'eau s'accelere. * la metrologie des distributions granulometriques de gouttes d'eau, produites par les canons, est realisee par un systeme de mesure infra-rouge (spectro pluviometre optique). Ainsi, nous avons pu etudier et parametrer l'influence, sur les distributions de taille de gouttes, de la distance radiale entre le point de mesure et le canon, de la pression et du diametre de buse. Pour valider le modele, notamment en conditions ventees, des essais de canons sont realises, d'abord en laboratoire, puis in situ sur des parcelles agricoles. La confrontation des distributions d'apports d'eau mesurees et calculees confirme l'interet de la nouvelle approche, qui presente, par ailleurs, un caractere operationnel

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Malaboeuf, Frédéric. "Flux polliniques et pollinisation chez une espèce fonctionnellement dioi͏̈que, le kiwi, "Actinidia deliciosa" (A. Chev. ) C. F. Liang et A. R. Ferguson." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20119.

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Abstract:

Le kiwi, actinidia deliciosa (chev. ), est une espece androdioique dont les fleurs, sans nectar, presentent un syndrome de pollinisation entomophile vibratile. Ces fleurs sont visitees par des insectes anthophiles dont certains sont des agents pollinisateurs efficaces, mais le vent joue aussi un role dans la pollinisation. Pour analyser les flux polliniques atmospheriques (fpa) en verger de kiwi au cours de la floraison et au sein de la journee, nous avons adapte la methode de piegeage du pollen sur des filtres passifs de cour (1974) et nous avons ainsi pu differencier le pollen fertile des fleurs staminees du pollen sterile des fleurs pistillees. De grandes quantites de pollen fertile et sterile ont ete capturees. Les variations des fpa quotidiens des deux types de pollen etaient correlees et les pics de chaque type de pollen etaient le plus souvent atteints le meme jour. Les pics de masse florale coincidaient avec les pics de fpa et des seuils de masse florale et de vent semblaient requis pour augmenter nettement les emissions de pollen de kiwi dans l'atmosphere, mais nous n'avons pas observe de relation nette avec l'activite de butinage des abeilles. Les precipitations dans la matinee ont reduit les fpa quotidiens de pollen de kiwi. Les fleurs de kiwi peuvent dans certains cas liberer leur pollen comme celles d'une espece anemophile. Les flux des deux types de pollen au cours de la journee presentaient des courbes unimodales avec les pics de fpa qui suivaient les periodes d'anthese et coincidaient avec l'activite maximale des insectes pollinisateurs. Les fpa de pollen de kiwi etaient tres faibles pendant la nuit. L'etude des fpa nous a aussi permis de determiner l'importance relative de cette pollinisation anemophile en verger, c'est-a-dire les fpa efficaces, qui demeurent insuffisants pour assurer seuls une pollinisation satisfaisante des vergers de kiwi

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Orrière, Thomas. "Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2272/document.

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Abstract:

Les plasmas froids d’air à pression atmosphérique sont très utiles pour un grand nombre d’applications grâce à leur chimie hors-équilibre et leur souplesse d’utilisation. Leur intérêt réside dans la production de certaines espèces réactives ou chargées avec un coût énergétique plus avantageux que la chimie à l’équilibre. L’objectif de cette thèse est de combiner les décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP) avec une géométrie micrométrique. Par cette combinaison, nous souhaitons palier au chauffage excessif des étincelles qui génèrent pourtant des fortes densités d’espèces. Notre étude se concentre en trois points principaux. Dans un premier temps la phase de claquage est étudiée ; c’est pendant cette étape que l’énergie est déposée et que les espèces sont produites. La combinaison des diagnostics électriques et de spectroscopie d’émission optique montrent que l’air est presque complètement dissocié et ionisé. Ensuite, nous nous intéressons à la phase de recombinaison qui conditionne la durée de vie de ces espèces. Les résultats mettent en évidence une réaction à trois corps comme mécanisme de recombinaison principal. Et enfin, le dernier point concerne le transport des espèces vers un substrat conducteur. En lui appliquant une tension, celui-ci nous permet de générer un écoulement de vent ionique provenant de la décharge. L’écoulement est étudié par vélocimétrie d’images de particules et imagerie Schlieren. Ce travail a permis de démontrer la capacité des NRP micro-plasmas dans la production contrôlée d’espèces réactives et chargées, mais aussi dans leur transport vers une surface par panache électro-aérodynamique
Non-thermal plasmas generated in air at atmospheric pressure have numerous potential applications due to their non-equilibrium chemistry and ease of use. Their main advantages lie in the cost-efficient production of reactive and charged species compared to that of equilibrium chemistry. The aim of this thesis is to combine nanosecond repetitively pulsed discharges (NRP) with a microscale geometry. Using this combination, we seek to reduce the excessive heat release of NRP sparks, while nonetheless reaching high densities of reactive species and electrons. This work is comprised of three main parts. Our first goal is to study the breakdown phase, in which energy is deposited and charged species are produced. We employ both electrical characterization and optical emission spectroscopy in order to show that the NRP microplasma fully ionizes and dissociates the gas. The second part consists of the study of the recombination phase, in which the produced species recombine or survive. Results show that three-body recombination can explain the electron lifetime in this phase. Finally, we study the transport of plasma chemical species from the microplasma to a DC-biased conductive plate representing a substrate. By applying a voltage to this third electrode, we drive an electro-thermal plume via an ionic wind from the microplasma to the plate. This flow is investigated mainly by particle image velocimetry as well as Schlieren imaging. This work shows the capability of NRP microplasmas to produce high densities of reactive and charged species and transport them to a surface using an electrohydrodynamic plume

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Volpe, Raffaele. "Analyse expérimentale et numérique du comportement de véhicules terrestres en présence d'un vent latéral instationnaire." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907635.

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Abstract:

L'aérodynamique latérale des véhicules automobiles suscite de nos jours de plus en plus d'intérêt de la part des constructeurs. L'automobiliste est en effet soumis quotidiennement à de forts courants d'air latéraux, que ce soit lors du dépassement d'un autre véhicule, ou alorsen passant dans un couloir de vent du à la topographie du terrain (passage devant un espace entre deux immeubles par exemple). Les efforts aérodynamiques mis en jeu dans ces situations peuvent provoquer des mouvements non désirés du véhicule, pouvant avoir des conséquences dramatiques si le conducteur se laisse surprendre. Des études expérimentales reproduisant les effets d'un dérapage dynamique ont mis en évidence des phénomènes transitoires importants mettant à défaut les modèles stationnaires généralement pratiqués par les constructeurs pour qualifier le comportement de leurs véhicules en présence de dérapage. Les mécanismes responsables de ces phénomènes transitoires sont encore mal connus de la communauté scientifique. Ce travail propose d'approfondir ce sujet au travers de l'étude de l'aérodynamique d'un véhicule terrestre fixe soumis à un vent longitudinal et à une rafale de vent latéral. Le but principal est d'identifier les structures tourbillonnaires au moyen de mesures PIV et de calculs numériques des champs de vitesse autour d'une maquette automobile et de les corréler aux efforts aérodynamiques. Un accord entre l'ISAT, composante de l'Université de Bourgogne, et l'Institut Supérieurde l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE) de Toulouse a permis de mener l'étude avec les ressources de cet établissement. Le moyen d'essai principal, créé par l'ISAE, est le banc" rafale latérale ", constitué d'une soufflerie principale et d'une soufflerie secondaire, dont la sortie à volet déferlants (" Mexican Wave ") est inspirée de l'approche proposée par Ryan et Dominy (2000). L'analyse expérimentale a été effectuée à l'aide de la PIV résolue en temps et stéréoscopique, et d'une balance dard instationnaire à cinq composantes. Un banc" numérique " identique a été constitué à l'aide du logiciel FLUENT©, pour des calculs 3D. De plus, un modèle 2D annexe, basé sur la méthode " meshless ", a été développé pour de futures investigations, en raison de sa robustesse pour des problèmes à fortes discontinuités et sa bonne adaptabilité aux problèmes avec frontières mobiles.Une première phase de ce travail a consisté en la mise au point des bancs expérimental et numérique, avec génération d'un champ de dérapage homogène, de 21° dans la zone de mesure. L'évolution du dérapage en chaque point respecte bien la forme d'un créneau imposé par la rafale. Pour l'analyse des efforts, deux géométries de maquette ont été étudiées, à savoir un corps de Windsor à culot droit générant, pour un écoulement longitudinal, des structures de sillage bidimensionnelles, et son homologue à culot incliné de 25°, générant des tourbillons " cigare ". Des pics d'efforts ont été observés à l'arrivée de la rafale, tout comme la littérature le prédit. Pour ce qui est du coefficient du moment de lacet, les sursauts sont de 29 % et 19 % respectivement pour la maquette à culot droit et celle à culot incliné, par rapport aux valeurs stationnaires. Concernant le coefficient de force de dérive, ils sont de 10 % et 14 %, respectivement. Lors de nos essais, ces efforts se sont établis après 5.5 longueurs de maquette. Afin d'expliquer la différence de comportement entre les deux maquettes en termes d'efforts, l'évolution temporelle des tourbillons nommés, dans ce mémoire, ΓA, ΓB, ΓC et Γ1 à été discutée. Il en est ressorti une forte corrélation entre la circulation du tourbillon ΓA, le plusénergétique, naissant à l'avant du flanc sous le vent de la maquette, et les efforts latéraux, de sorte que ce tourbillon serait le meilleur témoin des phénomènes instationnaires mis en jeu dans l'étude de l'effet du vent latéral. [...]

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Challet, Mélanie. "Influence de la température et des courants d'air sur la morphogénèse des cimetières chez la fourmi Messor sancta." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30077.

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Ce travail est consacré à la caractérisation aux échelles individuelle et collective des effets de l'environnement sur les mécanismes d'agrégation de cadavres chez la fourmi Messor sancta. Les résultats ont montré que les fourmis diffusent moins vite sur les agrégats et qu'elles présentent un comportement de suivi des bords des agrégats. Les mécanismes amplifications de prise et dépôt de cadavres sont modulés par la température. À l'échelle collective, la température modifie les caractéristiques globales de la dynamique (nombre et surface des agrégats). En présence de vent, les caractéristiques globales ne sont pas modifiées mais les agrégats s'allongent dans le sens du courant d'air. Cette modulation de la structure collective résulte probablement d'un couplage complexe entre la sensibilité des individus à la densité locale de cadavres et la sensibilité des individus à leur environnement climatique. L'écriture du modèle mésoscopique d'agrégation des cadavres révèle dans quelles situations biologiques l'approximation du phénomène à l'échelle macroscopique n'est plus rigoureuse. Les simulations, en accord avec les expériences, prédisent une densité critique de cadavres nécessaire pour l'agrégation plus faible que les densités testées expérimentalement et une dynamique d'agrégation plus lente à 30°C qu'à 16°C
In this work, we studied environmental effects on corpses aggregation in the ants Messor sancta. We characterized this phenomenon at both scales : individual and collective one. Results sew that ants have a lower dispersion on corpses piles. Ants sew a thigmotactic behavior around the piles. Our study also sew that pick up and drop behaviors are modulated by temperature. At the collective scale, we have shown that temperature and air flow modified collective aggregation dynamics. This modulation is the results of a complex coupling between individual sensitivity to local corpses density and individual sensitivity to climatic environment

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Treguier, Anne-Marie. "Effets des vents fluctuants et de la topographie sur la turbulence océanique à moyenne échelle." Brest, 1987. http://www.theses.fr/1987BRES2003.

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Les fluctuations du vent sont un des mecanismes pouvant generer la variabilite oceanique d'echelle moyenne, observee notamment dans l'atlantiuqe nord-est. La reponse de l'ocean est calculee par un modele numerique spectral, qui resout les equations quasi-geostrophiques dans le cas non lineaire et stratifie. Dans une premiere partie, nous decrivons la turbulence d'echelle moyenne generee par les fluctuations du vent dans un ocean a fond plat. L'energie de la reponse se partage entre un regime lineaire constitue d'ondes de rossby barotropes a grande echelle, et un regime non lineaire. Nous etudions la sensibilite de la reponse a tous les parametres physiques (echelle et energie du vent, frottement, rotation de la terre,stratification). Nos resulats montrent que le parametre cle est le rapport de la plus grande echelle forcee au rayon de rossby. Dans une seconde partie, nous etudions lm'influence d'une topographie aleatoire de faible hauteur sur la dynamique des tourbillons forces par le vent. La generation de courants moyens correles a la topographie est mise en evidence, ainsi qu'une diminution importante des echelles spatiales au fond. Enfin, nous montrons que la presence de topographie induit une intensification au fond dans le cas de la turbulence libre, et par contre une plus grande intensification en surface dans le cas de la turbulence forcee. La reponse de notre modele, surtout en presence de topographie, presente des caracteristiques proches de la variabilite observee dans l'atlantique nord-est, ce qui confirme l'importance des fluctuations du vent pour la generation de cette variabilite

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Deroche, Madeleine-Sophie. "Détection à court-terme et long-terme des tempêtes hivernales à fort potentiel d'impact." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066578/document.

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Abstract:

Le travail de recherche appliquée réalisé au cours du doctorat s’intéresse aux tempêtes hivernales à fort potentiel d’impact économique en Europe et comprend deux parties. La première partie vise à quantifier l’impact du changement climatique sur les tempêtes de vent hivernales extrêmes en Europe et s’appuie sur des données couvrant des périodes supérieures à 30 ans. La seconde partie du travail est plus opérationnelle et a pour objectif l’élaboration et la mise en place d’un outil de détection des tempêtes de vent hivernales en Europe à partir de prévisions météorologiques actualisées toutes les six heures. L’objectif général de la première partie du travail de recherche est d’apporter une vision moyen-terme de ce que pourraient être les tempêtes de vent hivernales en Europe au cours du XXIe siècle. Ce travail vient compléter la vision pour l’instant principalement court-terme du risque proposée par les modèles CatNat, utilisés par les (ré)assureurs pour connaître le coût du risque sur leur portefeuille. Au cours du travail de recherche, une nouvelle méthode a été proposée pour définir le potentiel de dommages associés à une tempête de vent en Europe. L’idée originale développée au cours du projet est l’utilisation de plusieurs variables capturant différentes échelles spatio-temporelles et prenant en compte la relation entre plusieurs variables caractéristiques d’un même cyclone extratropical. La recherche d’événements partageant une signature similaire et intense, simultanément dans la vorticité relative à 850 hPa, la pression au niveau de la mer et le vent de surface, conduit à la détection d’un nombre réduit d’événements. La comparaison du nombre d’événements qui constituent ce groupe et de leur intensité entre des données issues de réanalyses et celles issues de différentes simulations du climat futur peut apporter des réponses suffisantes aux compagnies d’assurance sur l’évolution de ce risque dans un climat dont les conditions climatiques sont différentes de celui d’aujourd’hui. Un premier article sur la méthode a été accepté dans le journal Natural Hazard and Earth Science System. La méthode a été appliquée aux données issues des modèles participant au projet CMIP5. Il s’agit d’évaluer la capacité des modèles de climat à reproduire les événements type « tempête de vent hivernales en Europe » et d’estimer l’impact du changement climatique sur la fréquence et l’intensité des tempêtes de vent hivernales en Europe. Un second article reprenant les résultats de cette étude est en préparation. La seconde partie de la thèse est focalisée sur le projet opérationnel Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT) dont le but est de développer un outil permettant, à partir de prévisions météorologiques issues toutes les six heures, de détecter un événement type tempête de vent pouvant causer des dégâts majeurs en Europe et de proposer aux entités du groupe AXA concernées une estimation du montant des pertes et du nombre de sinistres associés à l’événement à venir ainsi que leurs localisations
The research carried out during the PhD deals with winter windstorms with high economic damage potential in Europe and can be divided in two parts. The first part aims at quantifying the impact of climate change on European winter windstorms and relies on datasets covering long periods of time (>30 years) either in the past or in the future. The objective of the second part is to forecast potential losses and claims associated with an upcoming extreme windstorm by using forecast data updated every six hours. The overall objective of the first part is to provide a medium-term view of what could be the winter windstorms in Europe during the 21st century. It thus completes the short-term vision of the risk given by the Catastrophe Models used by the (re)insurers to assess the cost of the risk on their portfolio. A new methodology has been developed to define the damage potential associated with European winter windstorms. The novelty of the methodology relies in the use of several variables capturing different spatiotemporal scales and the coupling that exists between variables during the cyclogenesis. Seeking for events sharing a similar intense signature simultaneously in the relative vorticity at 850 hPa, the mean sea level pressure and the surface wind speed lead to the detection of a small group of events. Comparing the number of events that belong to this group and their intensity in reanalysis datasets and different simulations of the future climate can provide enough information to insurance companies on the potential evolution of this hazard in a future climate. A first paper on the methodology has been accepted in the journal of Natural Hazard and Earth Science System.The methodology has been applied to the datasets provided by Global Climate Models (GCM) participating to the CMIP5 project. The goal is to assess the ability of GCMs to reproduce winter windstorms in Europe and the potential impact of climate change on the frequency and intensity of such events. A second paper presenting the results obtained from this second study will be submitted.The second part of the PhD focuses on the project Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT). The objective is to develop an early warning tool that detects an upcoming winter windstorms in meteorological forecasts updated every six hours and provides interested AXA entities with an alert on the upcoming windstorm as well as an estimate of the potential losses and claims.The tool has been developed in parallel of the research project and consists in two modules. In the first module, particularly intense systems are detected in meteorological forecasts and the associated gust footprint is extracted. In the second module, wind speeds are translated into a loss and a number of claims thanks to vulnerability curves. When a system is detected, an alert is sent with the appropriate information on the event propagation and the associated loss. The tool has been running automatically for the 2013 – 2014 winter season and detected most of the events that passed over Europe

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Deroche, Madeleine-Sophie. "Détection à court-terme et long-terme des tempêtes hivernales à fort potentiel d'impact." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066578.pdf.

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Abstract:

Le travail de recherche appliquée réalisé au cours du doctorat s’intéresse aux tempêtes hivernales à fort potentiel d’impact économique en Europe et comprend deux parties. La première partie vise à quantifier l’impact du changement climatique sur les tempêtes de vent hivernales extrêmes en Europe et s’appuie sur des données couvrant des périodes supérieures à 30 ans. La seconde partie du travail est plus opérationnelle et a pour objectif l’élaboration et la mise en place d’un outil de détection des tempêtes de vent hivernales en Europe à partir de prévisions météorologiques actualisées toutes les six heures. L’objectif général de la première partie du travail de recherche est d’apporter une vision moyen-terme de ce que pourraient être les tempêtes de vent hivernales en Europe au cours du XXIe siècle. Ce travail vient compléter la vision pour l’instant principalement court-terme du risque proposée par les modèles CatNat, utilisés par les (ré)assureurs pour connaître le coût du risque sur leur portefeuille. Au cours du travail de recherche, une nouvelle méthode a été proposée pour définir le potentiel de dommages associés à une tempête de vent en Europe. L’idée originale développée au cours du projet est l’utilisation de plusieurs variables capturant différentes échelles spatio-temporelles et prenant en compte la relation entre plusieurs variables caractéristiques d’un même cyclone extratropical. La recherche d’événements partageant une signature similaire et intense, simultanément dans la vorticité relative à 850 hPa, la pression au niveau de la mer et le vent de surface, conduit à la détection d’un nombre réduit d’événements. La comparaison du nombre d’événements qui constituent ce groupe et de leur intensité entre des données issues de réanalyses et celles issues de différentes simulations du climat futur peut apporter des réponses suffisantes aux compagnies d’assurance sur l’évolution de ce risque dans un climat dont les conditions climatiques sont différentes de celui d’aujourd’hui. Un premier article sur la méthode a été accepté dans le journal Natural Hazard and Earth Science System. La méthode a été appliquée aux données issues des modèles participant au projet CMIP5. Il s’agit d’évaluer la capacité des modèles de climat à reproduire les événements type « tempête de vent hivernales en Europe » et d’estimer l’impact du changement climatique sur la fréquence et l’intensité des tempêtes de vent hivernales en Europe. Un second article reprenant les résultats de cette étude est en préparation. La seconde partie de la thèse est focalisée sur le projet opérationnel Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT) dont le but est de développer un outil permettant, à partir de prévisions météorologiques issues toutes les six heures, de détecter un événement type tempête de vent pouvant causer des dégâts majeurs en Europe et de proposer aux entités du groupe AXA concernées une estimation du montant des pertes et du nombre de sinistres associés à l’événement à venir ainsi que leurs localisations
The research carried out during the PhD deals with winter windstorms with high economic damage potential in Europe and can be divided in two parts. The first part aims at quantifying the impact of climate change on European winter windstorms and relies on datasets covering long periods of time (>30 years) either in the past or in the future. The objective of the second part is to forecast potential losses and claims associated with an upcoming extreme windstorm by using forecast data updated every six hours. The overall objective of the first part is to provide a medium-term view of what could be the winter windstorms in Europe during the 21st century. It thus completes the short-term vision of the risk given by the Catastrophe Models used by the (re)insurers to assess the cost of the risk on their portfolio. A new methodology has been developed to define the damage potential associated with European winter windstorms. The novelty of the methodology relies in the use of several variables capturing different spatiotemporal scales and the coupling that exists between variables during the cyclogenesis. Seeking for events sharing a similar intense signature simultaneously in the relative vorticity at 850 hPa, the mean sea level pressure and the surface wind speed lead to the detection of a small group of events. Comparing the number of events that belong to this group and their intensity in reanalysis datasets and different simulations of the future climate can provide enough information to insurance companies on the potential evolution of this hazard in a future climate. A first paper on the methodology has been accepted in the journal of Natural Hazard and Earth Science System.The methodology has been applied to the datasets provided by Global Climate Models (GCM) participating to the CMIP5 project. The goal is to assess the ability of GCMs to reproduce winter windstorms in Europe and the potential impact of climate change on the frequency and intensity of such events. A second paper presenting the results obtained from this second study will be submitted.The second part of the PhD focuses on the project Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT). The objective is to develop an early warning tool that detects an upcoming winter windstorms in meteorological forecasts updated every six hours and provides interested AXA entities with an alert on the upcoming windstorm as well as an estimate of the potential losses and claims.The tool has been developed in parallel of the research project and consists in two modules. In the first module, particularly intense systems are detected in meteorological forecasts and the associated gust footprint is extracted. In the second module, wind speeds are translated into a loss and a number of claims thanks to vulnerability curves. When a system is detected, an alert is sent with the appropriate information on the event propagation and the associated loss. The tool has been running automatically for the 2013 – 2014 winter season and detected most of the events that passed over Europe

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Chabert, Pierre. "Impact of Synoptic Wind Variability on the Dynamics and Planktonic Ecosystem of the South Senegalese Upwelling Sector." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS096.

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Abstract:

En plus du cycle saisonnier du vent, les systèmes d'upwelling de bord Est des océans subissent des fluctuations à des échelles de temps plus courtes, intrasaisonnières ou synoptiques. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'impact d'une intensification ou d'une relaxation du vent synoptique sur une période de 5 à 10 jours sur la dynamique et l'écosystème planctonique du secteur d'upwelling du sud Sénégal (SSUS). Ce système possède un plateau continental particulièrement peu profond et est situé au sud de l'abrupte péninsule du Cap-Vert, qui casse la continuité de la ligne de côte. Notre objectif est d'apporter des connaissances supplémentaires sur ce système d'upwelling côtier qui, malgré son importance, a reçu peu d'attention, en particulier aux échelles de temps synoptiques. Pour étudier cela, nous développons une expérience de modélisation qui consiste à appliquer une intensification et une relaxation idéalisées du vent synoptique à un ensemble d'états climatologiques du SSUS. Les fluctuations synoptiques ont un impact sur toutes les variables dynamiques et façonnent des anomalies robustes des structures spatiales à l'échelle du système et à la méso-échelle. En appliquant un bilan de chaleur de la couche mélangée, nous identifions l'importance des processus horizontaux et l'importance très localisée des processus verticaux dans la variabilité du SSUS. Aussi, nous constatons que les biomasses planctoniques oscillent dans l'espace et le temps en réponse aux fluctuations synoptiques. La perturbation atmosphérique est amortie lors de sa propagation vers les niveaux trophiques supérieurs de l'écosystème. La réponse de l'écosystème planctonique est complexe et hétérogène sur le plateau, avec un comportement distinct sur le plateau interne. Un bilan des diatomées révèle que leur biomasse est principalement contrôlée par la production primaire, le broutage du zooplancton et la mortalité-agrégation. L'équilibre entre ces processus est responsable des réponses oscillatoires de la biomasse des diatomées aux événements synoptiques. Toutes les variables dynamiques et biogéochimiques présentent de modestes asymétries entre les réponses d'intensification et de relaxation du vent. Cela supporte l'hypothèse selon laquelle la variabilité synoptique a un impact seulement modeste sur l'état moyen climatologique. Les implications de nos résultats pour les futures questions de recherche sont discutées, notamment l'importance des observations biogéochimiques et les avancées de la modélisation des écosystèmes planctoniques
In addition to the wind seasonal cycle, Eastern Boundary Upwelling Systems undergo fluctuations at shorter synoptic to intraseasonal time scales. This thesis focuses on the impact of synoptic wind intensifications and relaxations with a period of 5-10 days on the dynamics and planktonic ecosystem of the South Senegalese Upwelling Sector (SSUS). This system is located south of the sharp Cape Verde peninsula which acts as an abrupt coastline break and has a particularly shallow continental shelf. We aim to bring additional knowledge on this important coastal upwelling system that has received little attention, especially at synoptic time scales. To investigate this, we develop a modeling framework that involves applying idealized synoptic wind intensification and relaxation to an ensemble of climatological SSUS states. Synoptic fluctuations impact all dynamical variables out of their intrinsic variability range and shape robust anomalies of SSUS-scale and mesoscale spatial patterns. Using a mixed layer heat bud- get over the shelf, we identify the importance of horizontal processes in the SSUS heat variability and the very localized importance of vertical processes. Plankton biomass are found to oscillate in space and time in response to synoptic wind fluctuations. The atmospheric perturbation is damped during its propagation towards the upper trophic levels of the ecosystem. The response of the planktonic ecosystem is complex and heterogeneous over the shelf, with a distinctive inner shelf behavior. A diatoms budget reveals that their biomass is primarily controlled by primary production, zooplankton grazing and mortality-aggregation. The balance between these processes is responsible for the oscillatory responses of the diatoms biomass to synoptic wind events. All dynamical and biogeochemical variables exhibit modest asymmetries between wind intensification and relaxation responses. This brings support to the hypothesis that synoptic variability has a modest net impact on the climatological mean state. The implications of our results for future research questions are discussed, including the importance of biogeochemical observations and advances in plankton ecosystem modeling

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Nutz, Alexis. "La déglaciation du bassin du Lac Saint-Jean (Wisconsinien/Holocène, Québec, Canada) : enregistrement d'une régression forcée glacio-isostatique et de l'hydrodynamique d'un système fermé contrôlé par le vent." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAH016/document.

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Abstract:

Dans ce travail de thèse, certaines étendues d’eaux continentales regroupant plusieurs types de système de dépôt comme les lacs, mers intérieures et lagunes ont été regroupées au sein d'un nouveau groupe de système sédimentaire mentionnés sous l'appellation de Wind-driven Water Body (WWB).Afin de caractériser l'évolution et l'enregistrement sédimentaire d'un exemple de WWB, une étude sédimentologique intégrée du bassin quaternaire du Lac Saint-Jean (Québec, Canada) a été menée à partir d'une approche intégrant géologie de terrain et imagerie géophysique très haute résolution (CHIRP 2D). A l'échelle du cortège sédimentaire, le régime glaciaire à paraglaciaire de la sédimentation et le rebond glacio-isostatique ont contrôlé au premier ordre, à la fois la succession lithologique et les architectures grandes échelles du bassin pour générer un Cortège de Régression Forcée (CRF) atypique. Au sein de ce cortège de régression forcée fini-glaciaire, une dynamique de système WWB s'est progressivement affirmée à partir de 8,5 cal. ka BP. Elle s'est exprimée par la mise en place d'une dynamique littorale importante occasionnellement associée à une circulation interne générant des courants de fonds lors d'épisodes de vents forts.Finalement, l'analyse sédimentologique du bassin du Lac Saint-Jean a permis de dégager plusieurs interprétations ayant attrait (1) à l'évolution des systèmes WWB et (2) aux séquences de déglaciation en domaine précédemment englacé. De plus, ce travail représente une contribution à l'échelle régionale pour les modalités de la dernière déglaciation du Sud-Est du Québec
In this study, a certain number of continental enclosed basins including several depositional systems such as lakes, inland seas or lagoons have been grouped in a new sort of sedimentary system referred to as Wind driven Water Body. To characterize the sedimentary evolution and record of a WWB basin, an integrated sedimentological study has been carried out on the quaternary Saint-Jean basin (Québec, Canada) based on field onshore geology and offshore geophysics (CHIRP 2D).At the system-tract scale, the glacial to paraglacial sedimentation and the glacio-isostatic rebound controlled at first-order the lithofacies succession and large-scale architectures to generate an original Falling Stage System Tract (FSST). Within this FSST, since 8.5 cal. ka BP a WWB related sedimentary evolution overprinted the glacial to paraglacial evolution. This expressed in the form of the emplacement of an important coastal dynamics, occasionally accompanied by a lake-scale hydrodynamics at the origins of bottom currents during strong wind to storm events.Finally, the sedimentological analysis of the Saint-Jean basin brought numerous interpretations related to (1) the sedimentary evolution of WWB systems and (2) deglaciation sequences in previously glaciated domains. In addition, this work supplements the regional quaternary framework concerning the latest deglaciation evolution in southeast Quebec

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Bozonnet, Emmanuel. "Impact des microclimats urbains sur la demande énergétique des bâtiments - Cas de la rue canyon." Phd thesis, Université de la Rochelle, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011115.

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Abstract:

Les systèmes de conditionnement des ambiances intérieures participent pour une part importante à la demande énergétique des bâtiments, notamment en été. L'objectif de cette étude est de définir par des simulations thermoaérauliques l'interaction du microclimat urbain avec le bâti et sa demande énergéti-que de climatisation dans le cas d'une rue canyon.
Le modèle choisi, de type zonal, nous permet de décrire les paramètres de température et de vitesse d'air dans la rue, avec un degré de précision intermédiaire entre la modélisation CFD fine et les appro-ches nodales simplifiées. L'ensoleillement et les inter-réflexions dans la rue sont ensuite modélisés par une méthode simplifiée, développée et appliquée à l'étude de la convection naturelle dans une rue. Les écoulements dominants dus au vent sont par ailleurs étudiés à partir de données expérimentales, sur la base desquelles un modèle simplifié est proposé, en conditions isothermes. Le couplage des effets du vent et de la convection naturelle a été étudié dans le cas d'une rue canyon sur 28 jours. Nous concluons sur l'importance de la modélisation thermoaéraulique pour la détermination de l'effet d'îlot de chaleur urbain, ainsi que la demande énergétique des bâtiments.

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Badol, Caroline. "Caractérisation des composés organiques volatils dans une atmosphère urbaine sous influence industrielle : de l'identification à la contribution des sources." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Badol.pdf.

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Abstract:

Ces travaux ont caractérisé la pollution par les Composés Organiques Volatils d'une atmosphère urbaine sous influence industrielle. Un site récepteur de l'agglomération dunkerquoise a été équipé d'un outil analytique permettant la mesure horaire de 53 COV de septembre 2002 à août 2003. Des profils d'émission des sources de COV influençant ce site ont été établis. L'analyse qualitative des données a mis en évidence plusieurs type de sources: échappements automobiles, évaporation de solvants et carburants, émissions industrielles. Ces dernières sont corrélées à des directions de vent peu fréquentes, qui, lorsqu'elles s'établissent, engendrent de fortes teneurs au site récepteur. L'analyse quantitative des données, basée en partie sur le modèle CMB, a établi que la contribution des sources industrielles aux teneurs ambiantes pour certaines directions de vent atteint plus de 70%. Néanmoins, globalement la contribution des sources urbaines et trafic représente plus de 80%.

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Nicolle, Amandine. "Modélisation des marées et des surcotes dans les Pertuis Charentais." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113552.

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Abstract:

Les variations du niveau marin lors des grandes tempêtes affectent le littoral en provoquant de sévères inondations. L'objectif de cette thèse est d'apporter, grâce à la modélisation numérique (chaîne TELEMAC), une meilleure compréhension des phénomènes d'interaction entre surcote / marée / houle / vent dans la génération et la propagation des surcotes et des raz de marée dans les Pertuis Charentais, qui, grâce à une ligne de côte complexe et des faibles profondeurs, représentent un grand intérêt pour ce type d'étude. Dans cette thèse, nous avons démontré que la prise en compte de ces interactions est indispensable pour un modèle qui prétend à une prédiction précise des surcotes dans les Pertuis Charentais.

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Pena, Luisa. "Instrumentation et diagnostic des pathologies structurelles des phares." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30037.

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Abstract:

Les phares représentent un patrimoine culturel et technique inestimable qu'il faut conserver le plus longtemps possible. La thèse se concentre sur le cas des phares en maçonnerie construits le long du littoral, exposés aux actions environnementales mais pas à l'action des vagues. Ces phares, construits pour la plupart au cours du 19ème siècle et jusqu'au tout début du 20ème siècle, présentent des désordres structurels. Le but de la thèse est de développer une méthode de diagnostic des pathologies observées sur la base d'un plan de surveillance mis en œuvre sur ouvrage. La thèse est construite sur une étude de cas : le phare de l'Ile Vierge qui est le plus haut phare en pierre d'Europe avec ses 80 m de hauteur. Il a été construit entre 1897 et 1902 sur un ilot situé à l'extrémité Ouest du Finistère avec deux pierres locales (granite et kersanton). En 2011, le Service des Phares et Balises de Brest a remarqué la présence d'un schéma de fissuration verticale en tête de la tour sur toute la hauteur du mur qui supporte la lanterne par l'intermédiaire de 16 montants métalliques encastrés sur la périphérie. Ces travaux de thèse ont pour objectif de trouver l'origine des fissures au moyen de l'analyse des données issues de l'instrumentation installée sur le phare pendant toute la recherche, et de formuler une méthodologie de diagnostic pour ce type d'ouvrage. Les hypothèses formulées et étudiées sont l'action du vent et l'action thermique. La méthode de recherche pluridisciplinaire inclut la caractérisation mécanique des roches, le calcul des actions mécaniques agissantes sur la structure, le recueil des données issues de l'instrumentation installée sur site et l'étude statistique par corrélation multivariable. La variation de l'ouverture des fissures est étudiée au regard des actions prises en compte. De plus, la démarche permet de démontrer comment les actions thermiques cycliques et les phénomènes de fatigue peuvent générer des contraintes proches de la résistance en traction du kersanton et donc expliquer l'apparition des fissures
Lighthouses represent an invaluable cultural and technical heritage that must be preserved as long as possible. This manuscript thesis focuses on the case of masonry lighthouses built over the coast, which are exposed to environmental actions but not to the wave action. These lighthouses, mostly built during the 19th century and until the beginning of the 20th century, show structural disorders. The aim of the thesis is to formulate a structural diagnosis method based on a structural health monitoring implemented on the structure. The case study of the research is the Ile Vierge lighthouse, currently being the tallest stone masonry lighthouse in Europe due to its 80.0m high. It was built between 1897 and 1902 on an island located at the West of Finistère with two local construction materials (granite and kersanton stones). In 2011, Service des Phares et Balises notices the presence of a vertical cracking pattern in the upper part of the tower. The cracks prevail over the entire height of the lantern's basement wall, where the lantern support is fixed by 16 metal embedded anchors. This thesis focuses to find the origin of cracks by data analyses from the structural health monitoring implemented on the lighthouse and to formulate a diagnosis methodology for this type of buildings. The hypotheses studied are wind actions as well as thermal actions on the structure. The multidisciplinary research method considers the mechanical characterization of rocks, the calculation of mechanical actions presents on the structure, the collection of data from the health structural monitoring and the statistical analysis by multivariable correlation. The opening crack is analyzed according with the actions considered. In addition, the approach exposes how cyclic thermal actions and fatigue phenomena can generate stresses close to the tensile strength of kersanton and therefore explain the crack vertical pattern

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Meurisse, Murielle. "Enregistrement haute résolution des massifs dunaires Manche, mer du Nord et Atlantique : le rôle des tempêtes." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-347.pdf.

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Abstract:

Les massifs dunaires de la côte picarde ont fait l'objet d'une analyse haute résolution sur des bases stratigraphique, sédimentologique, eustatique et paléoclimatique. Ce travail a été argumenté par plus de 60 nouvelles datations, par la recalibration des données anciennes disponibles et par la décompaction des tourbes et sédiments fins observés en sondages. Cette analyse a permis de bâtir une séquence chronostratigraphique régionale qui a ensuite été élargie aux séquences de la Mer du Nord, de la Manche et de la façade atlantique française. Ce travail d'inter-comparaison, qui a permis de réaliser une séquence d'enregistrements paléoenvironnementaux, a finalement été traduit en termes de stratigraphie séquentielle du prisme holocène. L'apport de cette étude a été de montrer: 1°/ le caractère relativement simple de la transgression holocène tout en incluant les MeltWater Pulses, 2°/ un maximum eustatique à environ 1 m 50 au-dessus de l'actuel (5500 BC), 3°/ une régression temporaire marquée au Subboréal, 4°/ un niveau marin légèrement régressif depuis malgré plusieurs petits maxima voisins de l'actuel et surtout, 5°/ une augmentation de la fréquence et de la violence des tempêtes depuis l'époque romaine. Ce dernier point est caractérisé par la mise en place de massifs dunaires et d'invasions marines épisodiques liées aux surcotes de tempêtes, confondues avec des épisodes transgressifs vrais. Ce travail montre finalement que l'essentiel de la formation des corps dunaires est plutôt contrôlé par le refroidissement progressif du climat depuis l'Optimum Holocène et par la réorganisation de la circulation atmosphérique qui en découle que par une régression eustatique importante.

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Dissertations / Theses on the topic 'Dunes – Effets du vent'

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