Dissertations / Theses on the topic 'Vagues de chaleur marines'

Les Vagues de Chaleur Marines (VCM) ont augmenté en fréquence et en intensité depuis le siècle dernier. Les températures atmosphériques élevées sont un des facteurs d’apparition des VCM et sont souvent accompagnées d’une augmentation des activités récréatives sur le littoral, favorisant l’entrée dans les eaux de baignade des Filtres Ultra-Violets Organiques (FUVO) contenus dans les écrans solaires. Récemment, des effets néfastes ont été identifiés chez les organismes marins exposés aux VCM et aux FUVO. Cependant, les réponses écophysiologiques et comportementales lors d’expositions réalistes aux VCM et aux FUVO sont encore peu connues. L’objectif de cette thèse était d’étudier ces réponses chez deux espèces clés du littoral aux fonctions écologiques distinctes, la moule bleue (Mytilus edulis) et le mulet doré (Chelon auratus). Cette thèse a mis en évidence (1) qu’une VCM réaliste était à l’origine d’ajustements métaboliques ou comportementaux chez les 2 espèces, limitant in fine leur capacité de récupération après la VCM et (2) que le comportement des individus exposés à des concentrations environnementales de FUVO augmentait le risque de bioaccumuler ces polluants dans leurs tissus et d’induire des effets physiologiques délétères (observés chez C. auratus à l’échelle de la cellule et de l’organe). Ces travaux de thèse soulignent l’importance de considérer la capacité des individus à pallier un stress en mesurant leurs réponses à plusieurs échelles d’organisation afin d’avoir une vision globale des effets
Marine heatwaves (MHW) have increased in frequency and intensity since the last century. High atmospheric temperatures drive MHW and are often associated with an increase in coastal recreational activities, leading to the release of Organic Ultra Violet Filters (OUVF) present in sunscreens into bathing waters. Recently, adverse effects have been documented in marine organisms exposed to MHW and OUVF. However, little is known about the ecophysiological and behavioural responses to realistic exposures. The objective of this thesis was to study these responses on two key nearshore species with different ecological functions, the blue mussel (Mytilus edulis) and the golden grey mullet (Chelon auratus). This thesis demonstrated that (1) a realistic MHW caused metabolic or behavioural adjustments in both species, which in turn limited their ability to recover from the MHW and (2) that the behaviour of individuals exposed to environmental concentrations of OUVF increased the risk of bioaccumulating these pollutants in their tissues and induced adverse physiological effects (observed in C. auratus at the cellular and organ level). This work highlights the importance of considering the ability of individuals to cope with stress, by measuring their responses at several organizational levels in order to have a holistic view of the effects

L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier la variabilité passée et l'évolution future des épisodes de températures océaniques anormalement chaudes en Méditerranée. Ces évènements, appelés canicules océaniques ou Marine Heatwaves en anglais (MHW), sont connues pour exercer une pression considérable sur les écosystèmes marins et les pêcheries associées un peu partout dans le monde. Nous proposons une nouvelle méthode de détection automatique des MHWs d'été basée sur le 99ème centile de la température quotidienne de la surface de la mer (TSM) en climat présent et tenant compte de la diversité géographique de la zone. La probabilité d'occurrence des MHWs et leurs caractéristiques spatio-temporelles sont ensuite étudiées. D'autres indicateurs intégrés tels que la durée, l'intensité, l'extension spatiale maximale ou la sévérité permettent de compléter la description des MHWs. Au cours de cette thèse et en fonction des applications, la méthode de détection est appliquée à différents types de données : observations in-situ aux bouées, produit satellitaire et différents modèles haute résolution et couplés haute fréquence du système climatique régional (RCSMs pour Regional Climate System Model en anglais) y compris le nouveau modèle CNRM-RCSM6 et l'ensemble Med-CORDEX multi-modèle (5) et multi-scénarios (3). L'algorithme de détection est d'abord testé sur la MHW de 2003 afin de montrer qu'il est peu sensible aux différents paramètres de réglage. L'évaluation des simulations rétrospectives et historiques montrent que les RCSMs sont capables dans l'ensemble de bien reproduire l'occurrence et les caractéristiques des MHWs observées par satellite. Nous étudions ensuite la variabilité passée des MHWs de surface (1982-2017) ainsi que leurs facteurs explicatifs en utilisant le modèle CNRM-RCSM6. Nous examinons, leurs caractéristiques entre 20-55 m de profondeur, là où la plupart des mortalités de masse liées au stress thermique des écosystèmes méditerranéens ont été observées dans le passé. L'analyse indique une augmentation de la durée et de l'intensité des évènements de surface au fil du temps, tandis que les MHWs de 2003, 2012 et 2015 sont détectées comme les évènements les plus sévères de la période. Par ailleurs, pour la canicule 2003 des différences importantes dans la contribution des échanges air-mer et de la diffusion vertical de chaleur sont mis en évidence pour les différents sous-bassins méditerranéens. Nous montrons également que la tension de vent joue un rôle clé sur l'intensité des anomalies de température en surface ainsi que leur propagation verticale. Enfin, nous utilisons l'ensemble Med-CORDEX de RCSMs pour évaluer l'évolution future des MHWs dans la région sur la période 1976-2100. Nos résultats suggèrent des évènements plus longs et plus sévères au fur et à mesure que le réchauffement climatique s'intensifie. D'ici à 2100 et dans le cadre du scénario le plus pessimiste (RCP8.5), les simulations projettent au moins une MHW de longue durée chaque année, jusqu'à 3 mois plus longue, environ 4 fois plus intense et 40 fois plus sévère que les évènements actuels. On s'attend à ce qu'elles se produisent entre juin et octobre, affectant au plus fort de leur extension l'ensemble du bassin. Cette évolution s'explique principalement par une augmentation de la TSM moyenne, mais l'augmentation de la variabilité quotidienne de la TSM joue également un rôle notable. Jusqu'au milieu du 21ème siècle, les caractéristiques des MHWs augmentent indépendamment du choix du scénario d'émission, dont l'influence devient plus évidente à la fin de la période. Enfin, l'analyse individuelle des modèles révèle différentes familles de réponses au changement climatique. Ces différences s'expliquent plus probablement par le choix du modèle global forçant, plutôt que par les biais individuels des modèles régionaux
The Mediterranean Sea is considered a "Hot Spot" region for future climate change and depending on the greenhouse emission scenario, the annual mean basin sea surface temperature (SST) is expected to increase from +1.5 °°C to +3 °°C at the end of the 21st century relative to present-day. This significant SST rise is likely to intensify episodes of extreme warm ocean temperatures in the basin, named as Marine heatwaves (MHWs), that are known to exert substantial pressure on marine ecosystems and related fisheries around the world. In this context, the main aim of this PhD work is to study the past variability and future evolution of MHWs in the Mediterranean Sea. We propose a detection method for long lasting and large-scale summer MHWs, using a local, climatological 99th percentile threshold, based on present-climate daily SST. MHW probability of occurrence and characteristics in terms of spatial variability and temporal evolution are then investigated, using additional integrated indicators (e.g. duration, intensity, spatial extension, severity) to describe past and future events. Within the PhD and depending on the applications, the detection method is applied to various datasets : In-situ observation at buoys, high-resolution satellite product, various high- resolution and fully-coupled Regional Climate System Models including the recently developed CNRM-RCSM6 and the multi-model (5), multi-scenario (3) Med-CORDEX ensemble. The detection method is first tested on the 2003 MHW in order to assess its sensitivity to various tuning parameters. We conclude that its characterization is partly sensitive to the algorithm setting. Hindcast and historical mode simulations show that models are able to capture well observed MHW characteristics. We then assess past surface MHW variability (1982-2017) and their underlying driving mechanisms using the CNRM-RCSM6 model. We examine their characteristics from surface to 55m depth, where most thermal stress-related mass mortalities of Mediterranean ecosystems have been observed in the past. The analysis indicates an increase in duration and intensity of surface events with time, while MHWs of 2003, 2012 and 2015 are identified as the most severe events of the period. In particular, an anomalous increase in shortwave radiation and a lower-than-normal vertical diffusion and latent heat loss appeared to be responsible for the development of the MHW 2003, with wind playing a key role in the intensity of temperature anomalies at the sea surface. Differences on the dominant forcing, however, are sometimes evident in the different subbasin.We finally use the Med-CORDEX RCSM ensemble to assess the future MHW evolution in the basin over 1976-2100. Our results suggest longer and more severe events with higher global-warming rates. By 2100 and under RCP8.5, simulations project at least one long- lasting MHW every year, up to 3 months longer, about 4 times more intense and 42 times more severe than present-day events. Their occurrence is expected between June-October affecting at peak the entire basin. Their evolution is found to mainly occur due to an increase in the mean SST but an increase in daily SST variability plays also a noticeable role. Up to mid-21st century MHW characteristics rise independently of the choice of the emission scenario, whose influence becomes more evident by the end of the period

Les vagues de chaleur sont encore peu documentées au Sahel, malgré un impact très fort sur les populations. L'objectif de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances et une meilleure compréhension des processus et mécanismes mis en jeu dans les vagues de chaleur au Sahel au printemps. L'étude se structure autour de trois axes : (i) la détection des vagues de chaleur, (ii) la documentation de leurs caractéristiques morphologiques, dynamiques et thermodynamiques ainsi que leurs tendances climatiques et (iii) la compréhension des processus et mécanismes en jeu lors de ces événements. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie d’identification des vagues de chaleur, définies ici comme une forte augmentation de la température à des échelles synoptiques à intra-saisonnières, a été développée. Cette définition permet de détecter des vagues de chaleur « météorologiques », associées au temps sensible et qui constituent un véritable enjeu pour la prévision. La détection repose sur trois étapes : (i) un filtrage sélectionne les échelles souhaitées, ici synoptiques à intra-saisonnières ; (ii) les valeurs extrêmes des anomalies de températures ainsi calculées sont conservées, grâce à un seuil limite fixe égal au quantile Q90 ; et (iii) une contrainte morphologique est finalement appliquée pour identifier les événements de grande échelle cohérents dans le temps et l’espace. Par ailleurs, les températures maximales (Tmax) et minimales (Tmin) sont considérées séparément car leurs fluctuations résultent de processus distincts. Cette méthodologie a été appliquée à plusieurs types de jeux de données : un produit basé sur des observations locales (BEST), trois réanalyses météorologiques (ERA-Interim, NCEP2 et MERRA) et des simulations climatiques (CMIP5). Les vagues de chaleur détectées sont ensuite documentées en termes de caractéristiques morphologiques et thermodynamiques, et leurs tendances climatiques sont analysées. L’occurrence de ces événements se concentre particulièrement en début de printemps, et la tendance à la hausse de leurs températures s’explique principalement par le réchauffement moyen au Sahel. Les biais moyens de température dans les simulations, atteignant plus de 5°C dans certaines simulations climatiques, expliquent la plus grande partie des erreurs sur les températures des vagues de chaleur. Les événements détectés dépendent aussi de la méthodologie utilisée, c’est pourquoi nos résultats sont comparés avec ceux obtenus à partir d’autres méthodologies communément utilisées dans la littérature. Les processus et mécanismes mis en jeu lors des vagues de chaleur sont ensuite étudiés. Au printemps, les sols sont secs et le flux de chaleur latente très faible. Les vagues de chaleur détectées sur les Tmax sont anormalement sèches, celles en Tmin anormalement humides. Une dépression est présente lors des deux types d’événements et centrée sur la zone impactée. Les vagues de chaleur diurnes sont associées à un vent de nord-ouest alors que les vagues de chaleur nocturnes correspondent à un vent de sud-ouest, qui favorise l’advection d’humidité par le flux de mousson. La vapeur d’eau joue un rôle majeur sur les vagues de chaleur nocturnes, amplifiant l’effet de serre de l’atmosphère. Une première analyse indique que les vagues de chaleur détectées en Tmax ne sont pas associées à des couches limites plus profondes. Ces résultats soulignent qu’au Sahel, les vagues de chaleur sont associées à des mécanismes différents de ceux observés dans d’autres régions du monde, comme en Europe, où les vagues de chaleur font souvent intervenir des conditions anticycloniques et un assèchement des sols. La méthodologie a été finalement adaptée à la prévision des vagues de chaleur en temps réel et implémentée sur le site Internet http://acasis.sedoo.fr/. Ce travail a permis de suivre et prévoir en temps réel les vagues de chaleur impactant l’Afrique de l’ouest pendant les printemps 2016-2017.

Les images océanographiques obtenues en télédétection spatiale révèlent des champs de vagues qui peuvent présenter de nombreuses déformations principalement à l'approche des côtes. Une démarche mixte tenant compte d'une analyse spatiale et d'une analyse fréquentielle est alors proposée pour l'étude de tels phénomènes ondulatoires. A partir d'une partition à priori de l'image en régions de petites surfaces, il est proposé une phase de détection qui tient compte des distributions spatiales des niveaux de gris et permet de localiser les zones présentant une direction dominante. L'étape suivante permet l'extraction de paramètres physiques suivant trois approches différentes. Spatialement, seule une estimation grossière est réalisée à partir de la mesure du contraste ou des gradients locaux alors que fréquentiellement, la séparation des modes d'un champ d'ondes peut être envisagée. L'analyse spectrale classique, qui nécessite le regroupement de zones d'intérêt, est formulée en coordonnées cylindriques pour caractériser au mieux un champ tournant. Cependant la prise en compte d'une modélisation spécifique, permet localement une estimation précise des paramètres directions et longueurs d'onde. Envisagée à partir de l'algorithme music, cette approche nous conduit à étudier un compromis performances-complexité entre les alternatives 2d et 1d directionnelle. Ces différentes approches sont ensuite appliquées à des images de télédétection de type optique ou radar. Leur contribution au problème de description des images de surfaces marines côtières est exprimée en fonction des spécificités de chaque méthode et des limites que le signal étudié impose

Avec l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des événements climatiques extrêmes, une plus grande menace pèse sur la santé et la sécurité des populations. Ce mémoire de maîtrise a consisté à réaliser une analyse géographique de la vulnérabilité de la population du Québec méridional face aux vagues de chaleur accablante. Cependant, peu d’indicateurs sont disponibles pour analyser la vulnérabilité face à cet aléa climatique à l'échelle des municipalités québécoises. De plus, ces dernières ne sont pas outillées de manière égale pour atténuer ou s’adapter aux effets des changements climatiques, tels les vagues de chaleur accablante. Cette étude a permis d’identifier et d’analyser à l’échelle des municipalités québécoises les zones habitées vulnérables aux vagues de chaleur accablante. Afin de produire une cartographie de ces phénomènes, la sélection des variables provenant d’une revue de littérature, tout comme la création d’indicateurs et d’indices synthétique de vulnérabilité face aux vagues de chaleur sont des éléments primordiaux. Cette recherche, autant méthodologique que cartographique, se base sur deux dimensions de la vulnérabilité, soit la sensibilité et la capacité à faire face. À terme, cette étude a permis de mettre en évidence des zones dans lesquelles la population est vulnérables à la survenue de vagues de chaleur, c’est-à-dire où la capacité à faire face est moindre et la sensibilité est élevée. De façon générale, ces zones sont situées dans des quartiers éloignés des centres urbains. La sensibilité de la population est également élevée dans les quartiers centraux des villes, mais la capacité à faire face est généralement bonne, de sorte que ces populations sont au final moins vulnérables.

La canicule de l'été 2003 a conduit à une surmortalité, en particulier chez les personnes de plus de 75 ans. Au cours de cet été, à partir des données de la Base Nationale de Pharmacovigilance (BNPV), nous avons caractérisé 68 cas d'effets indésirables médicamenteux possiblement liés à une chaleur excessive chez les plus de 70 ans. Il s'agissait principalement d'effets métaboliques, impliquant les diurétiques, les médicaments du système rénine-angiotensine-aldostérone, et les antidépresseurs sérotoninergiques. En 2006, lors d'une nouvelle vague de chaleur, les diurétiques étaient plus largement imputés, pour un nombre d'effet indésirables liés à la chaleur comparable. Nous avons ensuite réalisé prospectivement en 2007 l'étude multicentrique SIRIUS, afin de comparer les médicaments pris par les personnes hospitalisées pour une complication liée à la chaleur avec des médicaments pris par des témoins. Les cas prenaient un nombre plus important de médicaments, en particulier des neuroleptiques et des antalgiques, et présentaient plus souvent une fonction rénale altérée. Cette étude nous a permis de tester la faisabilité du protocole, réalisable en cas de nouvelle vague de chaleur dans les années ultérieures
An exceptional heat wave occurred during august 2003 in France, leading to more than 14,800 deaths estimated. We characterized all 'serious' adverse drug reactions (ADR) occurred in patients older than 70 years between 1st July and 31st August 2003, recorded in the French PharmacoVigilance Database, and related to excessive heat (n=68). The most frequently ADRs were metabolic. Drugs more frequently involved were diuretics, angiotensin converting enzyme inhibitors, and antidepressants. During another summer with a heat wave in 2006, diuretics were more frequently involved, whereas the number of ADRs was similar. In 2007, we performed a multicentric case-control study in 3 university hospitals in France, to compare drugs taken by patients hospitalized for a 'serious' hyperthermia and/or dehydratation with controls. Cases took more drugs than controls (4. 3 vs 3. 9; p<0. 001), particularly neuroleptic drugs (3. 6% vs 0. 5%; p=0. 007), and presented more severe renal impairment. This pilot work could allow improving methodology of further studies on drugs during heat waves

Les événements extrêmes de température impactent largement les systèmes socio-économiques et environnementaux. En combinant analyses statistiques et expériences de modélisation en Europe, je montre qu'en hiver, les modèles globaux de climat simulent les vagues de froid et les variables climatiques associées. Ils surestiment cependant en moyenne d'environ 40% leur nombre. Une bonne représentation de la couverture neigeuse et de la rétroaction entre neige et atmosphère permettent de réduire ce biais dans les modèles. En été, ils simulent également les vagues de chaleur mais tendent à sous-estimer des mécanismes associés. La rétroaction entre humidité du sol et atmosphère explique la prévisibilité asymétrique des vagues de chaleur : des précipitations printanières élevées en Europe du Sud participent à leur inhibition alors qu’en cas de déficit, une vague de chaleur peut se développer ou non. Cette prévisibilité est susceptible de diminuer dans le futur à mesure que les sols s’assèchent
Extreme temperature events largely impact socio-economic and environmental systems. Combining statistical analyses and modelling experiments in Europe, I show that in winter, global climate models simulate cold waves and associated climate variables. However, they overestimate their number by about 40%. A correct representation of snow cover and of the snow/atmosphere feedback reduces this bias in the models. In summer, they also simulate heat waves but tend to underestimate some linked physical mechanisms. Soil-moisture/atmosphere feedback explains the asymmetric predictability of heat waves: while high spring precipitation in Southern Europe contribute to their inhibition, in case of deficit, heat waves can develop or no. As soils become drier, this seasonal predictability is likely to be reduced in the future

Cette thèse porte sur l'étude du climat de l'Afrique de l'Ouest à l'aide du modèle global développé à l'Institut Pierre Simon Laplace et des observations principalement acquises pendant la campagne d'Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine AMMA. Les travaux de la thèse visent plus spécifiquement à améliorer la représentation du climat ouest africain par la réduction des biais relevés dans l'exercice d'inter-comparaison des modèles couplés CMIP5 provenant en particulier des interactions atmosphère-surface, dans l'objectif de mieux prédire la distribution des pluies sur la région mais également des événements extrêmes tels que les vagues de chaleur. Les résultats ont montré que la représentation de la saisonnalité des températures et des précipitations en Afrique de l'ouest était altérée par de forts biais sur le bilan d'énergie à la surface et la circulation de grande-échelle ( positionnement latitudinale des éléments clés de la mousson). La première partie du travail consiste à mettre en place une technique d'évaluation basée sur deux protocoles expérimentaux et visant à : i) distinguer les biais dus à la circulation de ceux dus au bilan d'énergie à la surface , ii) faciliter l'exploitation des données sur sites, iii) isoler l'effet des paramétrisations. Dans cette partie, les biais sur la circulation et le le bilan d'eau sont illustrés. L'importance de l 'utilisation des techniques de guidage des vents horizontaux pour l'exploitation des mesures sur sites et pour l'analyse de l'effet des paramétrisations du modèle en Afrique de l'ouest est mise en lumière. Les données in-situ sont ensuite utilisées afin: 1) d'identifier les biais sur le bilan d'énergie, 2) relier ces biais aux défauts des paramétrisations utilisées dans le but de trouver des pistes d'amélioration. Grâce à cette étude, un certain nombre de problèmes, comme une mauvaise spécification de l'albédo de sol nu et des différents types de plante ou des "bug" sur le fonctionnement dans le couplage entre inertie thermique et humidité des sols, ont été identifiés. Certains sont dorénavant corrigés dans les versions récentes du modèle développées pour l'exercice CMIP6. Aussi dans ce manuscrit, nous montrons les progrès réalisés grâce à cette méthodologie sur la représentation du bilan d'eau et d'énergie, ainsi que les problèmes qui subsistent. Enfin, La dernière étude rassemble les travaux sur le rôle des aérosols dans la représentation du climat ouest africain et dans la mise en place des vagues de chaleur. Dans cette partie, nous avons introduit des poussières interactives avec la météorologie et calculé leur impact sur la représentation du bilan d'énergie à la surface. Puis, dans le cadre de l'ANR ACASIS, nous avons étudié la vague de chaleur de 2010. Ce travail nous a permit de mettre en exergue le lien entre les aérosols et l'augmentation de l'eau précipitable au printemps et de démontrer par ce fait l'importance des aérosols dans la représentation des vagues chaleur. Pour finir, nous avons abordé la question du couplage dynamique-physique à l'aide d'un nouveau protocole expérimental et à travers l'analyse de l'impact des aérosols sur les pluies de mousson
This thesis deals with the study of the climate of West Africa using the global model developed at the Pierre Simon Laplace Institute and observations mainly acquired during the Multidisciplinary Analysis campaign of the African Monsoon AMMA. The work of the thesis aims more specifically at improving the representation of the West African climate by reducing the biases observed in the intercomparison exercise of coupled models CMIP5, in particular from atmosphere-surface interactions, with the aim of better predict the distribution of rainfall over the region but also extreme events such as heat waves. The results showed that the representation of seasonality of temperatures and rainfall in West Africa was altered by strong biases on the surface energy budget and large-scale circulation (latitudinal positioning of the key elements of the monsoon). The first part of the work consists of implementing an evaluation technique based on two experimental protocols and aimed at: i) distinguishing the biases due to the circulation of those due to the energy budget at the surface, ii) facilitating the exploitation of data on sites, iii) isolating the effect of parameterizations. In this section, the biases on circulation and water budget are illustrated. This study first demonstrates the great interest of the nudging method for the confrontation of a GCM with station data and for analyzing the effect of model parameterizations in West Africa. Then, The in-situ data are used to: 1) identify the biases on the energy budget, 2) link these biases to the defects of the parameterizations used in order to find ways to improve. With this study, a number of problems, such as a poor specification of bare soil albedo and different plant functional type or "bug" in the coupling between thermal inertia and soil moisture have been identified . Some are now corrected in recent versions of the model developed for the CMIP6 exercise. Also in this manuscript, we show the progress achieved through this methodology on the representation of the water and energy budget, as well as the remaining problems. Finally, one of the major aims of this study is the work on the role of aerosols in the representation of the West African climate and in the setting up of heat waves. In this part, we introduced a representation of dust interactive with meteorology and calculated its impact on the representation of the energy budget at the surface. Then, in the framework of the ANR ACASIS, we studied the heat wave of 2010. This work allowed us to highlight the link between aerosols and the increase of precipitable spring water and to demonstrate by this is the importance of aerosols in the representation of heat waves. Finally, we discussed the issue of dynamic-physical coupling using a new experimental protocol and through the analysis of the aerosols impact on monsoon rains

La surveillance syndromique est fondée sur l'enregistrement continu et automatique de données. Son objectif est la détection rapide d'un événement sanitaire par le suivi, l'analyse épidémiologique des données en temps réel. Cette surveillance, est développée en France depuis 2004. En effet, la surveillance en place pendant la canicule 2003 a été incapable de s'adapter à l'imprévu. Ce constat a rendu nécessaire une surveillance sensible, réactive fondée sur des acteurs de l'urgence témoins de l'évolution de la santé des populations. Trois sources de données sont utilisées : les services d'urgence, les associations Sos Médecins, les états-civils (mortalité). Cette surveillance a débuté en 2004 et compte à ce jour 240 services d'urgences, 52 associations Sos Médecins et 1152 états-civils. Ce travail porte sur l'évaluation du système. La méthodologie est celle du CDC d'Atlanta pour l'évaluation d'un système de surveillance sanitaire. L'ensemble des composants du système est décrit, puis les différents indicateurs d'évaluation (qualité des données, représentativités, sensibilité, spécificité…) sont étudiés. Nos résultats montrent que ce système est fiable et flexible d'utilisation. La confrontation avec des données de référence met en évidence de bonnes sensibilité et spécificité. Ils illustrent aussi les limites de cette surveillance (problèmes de représentativité, de qualité des données, pathologies surveillées dépendantes des sources d'information). Cette évaluation montre que ce système offre une capacité de surveillance adaptée aux champs infectieux ou de la santé environnement. Il peut ainsi être considéré comme un outil du dispositif français de surveillance sanitaire

Dans les conduites pétrolières sous-marines ou dans celles de gaz, la formation des hydrates de gaz est un problème majeur. La présence de nouvelles particules solides formées à partir des molécules d'eau et des hydrocarbures légers (méthane, éthane...) sous haute pression et basse température au sein d'un effluent qui au départ est liquide, a pour effet d'augmenter brutalement la viscosité de l'ensemble, ce qui gène encore le flux dans son écoulement. Au bout du compte on peut observer un blocage complet de la conduite. Pour les éliminer après leur formation, on peut avoir recours à un procédé de dépressurisation symétrique.

Pour étudier ce problème, nous avons utilisé deux appareillages. Avec ces deux systèmes, nous avons obtenu des bouchons de différentes tailles (7 cm, 10,75 cm et 12 cm de diamètre). Ils ont une porosité entre 0,25 et 0,9.

Nous avons proposé un modèle numérique qui est basé sur la méthode d'enthalpie en milieu infini selon l'axe de symétrie radiale et pour des coordonnées cylindriques. Le modèle utilise une équation de la loi de Fourier modifiée afin de déterminer l'enthalpie en toutes positions de la phase liquide. Ce modèle intègre la porosité du bouchon, la structure des hydrates ainsi que la géométrie de la conduite. Ce modèle est validé par les données expérimentales présentes dans la littérature et nos résultats expérimentaux.

Une méthode quasi-stationnaire est aussi proposée permettant de simplifier l'estimation de la durée de dissociation. L'erreur moyenne du temps de dissociation obtenu entre les deux méthodes est environ de 2,7 % pour une température comprise dans l'intervalle [273,15 K; 277,15 K] et une porosité entre 0,3 et 0,9.

L’objectif de mon travail de thèse est de contribuer à la compréhension des rôles joués par les interactions sol-atmosphère et par la circulation à grande-échelle dans la formation d’aanomalies de températures estivales en Europe. Cela constitue un double défi du fait de la rareté des observations d’une part et des incertitudes liées aux paramétrages des modèles atmosphériques d’autre part. Je me concentre sur 4 sujets principaux : 1) Comment les interactions sol-atmosphère influencent-elles les projections climatiques et leurs incertitudes ? 2) Comment les paramétrisations atmosphériques influencent les simulations des vagues de chaleur extrêmes ? 3) Quelle importance jouent l’humidité du sol et les circulations atmosphériques sur les anomalies de température estivales? Et 4) Quels sont les impacts des sécheresses et de la chaleur sur la végétation ?Concernant la première question j’ai montré que les différences de partitionnement des flux de chaleur conduisent à un réchauffement spatialement hétérogène et incertain en Europe dans l'avenir. En particulier en Europe centrale, les modèles prédisent une grande gamme de réchauffements en été, alors qu’un relatif accord est obtenu en Europe du Sud. J’ai montré que l'utilisation d’une contrainte sur l’ensemble de projections par des observations des flux de chaleur sensible permet de réduire cette incertitude future au niveau régional jusqu’à 40% dans cette région.En outre, en testant des physiques atmosphériques pour des conditions caniculaires, j’ai constaté une grande variabilité des températures entres toutes les configurations physiques. La température est principalement sous-estimée par rapport aux observations. Le rayonnement à ondes courtes et les précipitations sont généralement surestimées. J’ai sélectionné un sous-ensemble réduit de configurations pour simuler une hausse futures des températures estivales en Europe.Avec la meilleure configuration trouvée j’ai quantifié la contribution de l’humidité du sol au début d’été et les ‘drivers’ à grandes échelle sur les températures estivales. J’ai montré que la contribution de l’humidité du sol peut monter jusqu’à 1°C au maximum pendant les vagues de chaleurs de 2003 et de2010. La contribution des ‘drivers’ à grande échelle est la plus importante, jusqu’à 3°C en 2003 et jusqu’à 6°C en 2010. Toutefois, la contribution de l’humidité du sol en début d’été a augmenté au cours des dernières décennies en Europe centrale et en Russie, correspondant aux régions avec une tendance négative significative de l’humidité du sol. Les ‘drivers’ a grands échelles ont joué un plus grand rôle en Europe de l’Est.Enfin, j’ai étudié les effets des sécheresses et de la chaleur sur la végétation. J’ai trouvé une surestimation de la GPP simulée à l'échelle locale sur un site méditerranéen pendant l’été. Cela indique que le modèle de végétation ne peut pas actuellement reproduire les conséquences complexes du stress hydrique. Pour simuler l'avenir, avec des impacts possiblement plus importants des sécheresses, le modèle doit être adapté avec des processus spécifiques liés aux sécheresses et leurs effets différés
Through this work I aimed to improve the understanding of the role of land-atmosphere feedbacks and large-scale circulation that lead to warm summer temperatures in Europe. This is challenging due to the scarcity of observations and the uncertainties of parameterized atmospheric processes. I focused on four main issues: 1) How do land-atmosphere feedbacks affect climate projections and their uncertainties? 2) How do different physical parameterizations affect the simulation of extreme heatwaves? 3) How large are the roles of soil moisture and atmospheric circulation in the development of European summer temperature anomalies? And 4) What are the impacts of heat and drought stress on vegetation?Regarding the first question I found that the different partitioning of land heat fluxes between models leads to spatially different warming over Europe in the future. The uncertainty of future climate change was especially high in central Europe, largely due to the uncertainty in heat flux partitioning, while in Southern Europe the models mostly agreed. The use of observation-based sensible heat fluxes allowed to reduce this climate change uncertainty regionally up to 40%.While studying different atmospheric parameterizations for the extreme heatwaves of 2003 and 2010, I found a large temperature spread between the simulations. Compared to observations, temperature was mostly underestimated. Shortwave radiation and precipitation were generally overestimated. I selected a reduced model ensemble of well performing configurations compared to observations, to perform future studies on warm summer temperatures over Europe.The best physics configuration was consequently used to quantify the role of early summer soil moisture and large-scale drivers on summer temperature anomalies. The contribution of soil moisture was up to maximum 1°C during the heatwaves of 2003 and 2010. The contribution of large-scale drivers was larger, reaching up to 3°C in 2003 and up to 6°C in 2010. However, the contribution of early summer soil moisture to the temperature anomalies has been increasing over the last decades over parts of central Europe and Russia, corresponding to the regions with a significant negative trend of soil moisture. Large-scale drivers showed an increasing importance in the Eastern European region.Lastly, I studied the impacts of drought and heat stress on several European forest tree species. I found an overestimation of modeled GPP at a local scale in the Mediterranean region during summer with ORCHIDEE. This indicates that the vegetation model does not well reproduce the complicated consequences of drought stress. To model future, possibly more severe impacts of drought, the model may need to be adapted with drought-specific processes and lagged effects

L’augmentation de la fréquence et de l’intensité d’événements climatiques extrêmes tel que des vagues de chaleur automnales, résultant du réchauffement climatique, est susceptible d’entraîner des modifications de plusieurs facettes de l’écologie de l’arpenteuse de la pruche (Lambdina fiscellaria Guen.), un important insecte défoliateur. Cette étude vise à déterminer l’influence de la plante hôte, de la provenance géographique des populations et des vagues de chaleur au cours de la phase d'acclimatation au froid sur la biologie hivernale de l’arpenteuse de la pruche. Nos résultats démontrent que les contenus des œufs en tréhalose, glucose et mannitol sont significativement influencés par les vagues de chaleur et par l’origine de la population. De plus, la survie hivernale des œufs de l’arpenteuse de la pruche de la population originaire du sud a été négativement affectée par les vagues de chaleur plus intenses alors que celle provenant d’un environnement plus nordique n’a pas été affectée. Cette étude suggère que le métabolisme hivernal des populations établies au sud du territoire québécois sera plus affecté par les vagues de chaleur automnales que celui des populations plus nordiques et pourrait avoir un impact important sur la dynamique des populations de cet important ravageur forestier.
The increase in frequency and intensity of extreme climatic events such as fall heat waves, resulting from the ongoing climate warning could interfere with the winter metabolism of the hemlock looper (Lambdina fiscellaria Guen), an important forest pest in eastern Canada. The main objective of this study is to determine the impact of the host plant quality, the geographic origin of populations and the conditions prevailing during the cold acclimation period on hemlock looper winter biology. Our results show that eggs contents in trehalose, glucose and mannitol were significantly influenced by fall heat waves and by the origin of the population. Egg winter survival of the southern population was negatively affected by strongest heat waves while the northern population was not affected. This study suggests that the metabolism and winter survival of southern hemlock looper populations in Québec will be more affected by fall heat waves than northern populations.

Les prairies supra-forestières sont des écosystèmes bien représentés dans les milieux de montagne et qui s’avèrent vulnérables aux changements climatiques et aux modalités d’utilisation des terres. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer l’effet des forçages climatiques et du pastoralisme sur la végétation des prairies supra-forestières à différentes échelles spatio-temporelles. En particulier, nous avons cherché à comprendre les réponses des prairies à la variabilité interannuelle du climat (température et précipitation), aux tendances sur le long terme (réchauffement) et aux évènements extrêmes (vagues de chaleur et sécheresses) ; ainsi qu’aux modalités de la gestion pastorale (charges et calendriers de pâturage). Pour cela, nous avons réalisé des analyses sur un nombre de métriques phénologiques, météorologiques et pastorales. Les premières, dérivées principalement de l’indice de différence normalisée de la végétation (NDVI) à partir d’images satellite de moyenne (MODIS) et de haute résolution (Landsat et SPOT), ainsi que des données acquises au sol à la volée et en continu sur cinq alpages. Les deuxièmes, calculées à partir des ré-analyses du modèle climatique SAFRAN de Météo-France. Les troisièmes, estimées à partir des données des Enquêtes Pastorales régionales (1996-1997 et 2012-2014), et des cahiers d’alpage du dispositif Alpages Sentinelles. Concernant la végétation des prairies supra-forestières, nos résultats mettent en évidence : (i) des tendances au verdissement assez généralisées, (ii) des tolérances plus importantes aux vagues de chaleur qu’aux périodes de sécheresse estivales, (iii) des sensibilités plus importantes aux facteurs climatiques qu’aux pressions de pâturage, (iv) des réponses légères mais positives aux modalités de gestion pastoral, et (v) un potentiel de repousse en fin de saison. L’originalité de nos résultats a été de montrer l’existence de relations plus fortes entre les facteurs climatiques et la végétation des prairies, qu’entre cette dernière et le pâturage. Ils ont également éclairé les apports de l’utilisation de la télédétection dans l’étude de ces milieux
Mountain grasslands are wide distributed ecosystems which are particularly vulnerable to climate and land use changes. In this context, the main objective of this thesis was to assess the effect of climate and pastoral drivers on mountain grasslands vegetation at different spatiotemporal scales. In particular, we wanted to understand plant responses to annual variations of climate (temperature and precipitation), long term warming and extreme events (heat waves and droughts); as well as the land management impact (grazing intensity and calendars). Hence, we performed several analyses using phenological, meteorological and pastoral metrics. First, we derived phenological metrics mainly from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) extracted from two sources: satellite remote sensing images at moderate (MODIS) and high (Landsat and SPOT) resolution and field remote sensing measures acquired with portable and fixed sensors over five mountain grasslands. Second, we estimated meteorological metrics from reanalysis of the climatic model SAFRAN provided by Météo France. Third, we estimated pastoral metrics from two regional pastoral surveys (1996-1997 and 2012-2014) and several local documents (“cahiers d’alpage”) produced within the project “Alpages Sentinelles”. Regarding mountain grasslands vegetation, our results showed: (i) widely distributed greening trends, (ii) higher tolerance to heat waves than to droughts, (iii) higher sensibility to climate factors than to grazing pressures, (iv) weak but positive responses to grazing, and (v) a regrowth potential at the end of the season. The originality of our results was to exhibit the stronger relationships between climate factors and vegetation phenology, than between the latter and grazing pressures. Moreover, we highlighted the important contributions of remote sensing data to study mountain ecosystems

Les changements climatiques constituent l’un des enjeux les plus importants en santé publique du XXIème siècle. En effet, une hausse des températures provoquera une hausse de la mortalité attribuable à la chaleur. En outre, certaines populations et territoires sont particulièrement vulnérables aux effets de la chaleur. Il est donc nécessaire de les identifier clairement ainsi que les impacts futurs pour orienter avec équité les politiques publiques aujourd’hui et à l’avenir. L’objectif de cette thèse est de documenter les facteurs de vulnérabilité à la chaleur dans le présent et les éléments permettant leur prise en compte pour l’avenir dans le contexte des changements climatiques. Quatre étapes ont été menées pour répondre à cet objectif : a) Mener une revue systématique et une méta-Analyse des facteurs de vulnérabilité face aux risques de mortalité en lien avec la chaleur ; b) Analyser si l’exposition chronique à la pollution atmosphérique modifie la relation entre la chaleur et la mortalité dans un contexte urbain (Paris) et explorer la double interaction avec la défaveur sociale ; c) Développer une méthode de quantification des impacts liés à la chaleur en lien avec les changements climatiques en intégrant une grande diversité de simulations climatiques ; d) Estimer les inégalités d’années de vies perdues attribuables à la chaleur et leurs projections futures dans deux contextes distincts (Montréal et Paris) et comparer ces inégalités. Cette thèse a permis de mettre en évidence sur la base de la littérature épidémiologique les groupes de population qui sont les plus vulnérables face aux effets de la chaleur et de montrer qu’il y a plusieurs divergences par rapport aux recommandations émises par les institutions de santé publique vis-À-Vis de l’identification de populations vulnérables. Cette thèse a permis également d’identifier l’exposition chronique à la pollution atmosphérique comme nouveau facteur de vulnérabilité à la chaleur et que cette vulnérabilité était encore plus prononcée lorsqu’il s’agissait de populations défavorisées socialement. Puis, une méthode permettant de quantifier l’impact des changements climatiques sur les décès attribuables à la chaleur et ses sources d’incertitudes a été développée, et a permis de mettre en évidence que la probabilité que les changements climatiques conduisent à une augmentation de la mortalité en lien avec la chaleur est très forte. Cette méthode a ensuite été utilisée pour estimer que l’augmentation de la température conduira à une augmentation des inégalités sociales d’années de vie perdues à la fois à Montréal et à Paris, l’effet des changements climatiques sur l’accroissement de ces inégalités étant plus fort à Montréal qu’à Paris. Cette thèse, en se basant sur diverses méthodes épidémiologiques, a permis dans l’ensemble de clarifier quelles populations étaient particulièrement à risque face aux effets de la chaleur et de questionner les recommandations émises par les organismes tels que l’OMS. Elle a également permis de montrer l’effet des changements climatiques sur l’évolution de vulnérabilités face à la chaleur pour inciter dès aujourd’hui la mise en place de politiques publiques équitables et limiter l’impact des changements climatiques sur l’accroissement des inégalités de santé
Climate change is one of the biggest public health threats in the 21th century. An increase in temperatures will lead to an increase in mortality attributable to temperature. In addition, some populations and territories are particularly vulnerable to the impact of increases in heat. It is thus necessary to identify these populations and territories as well as examine future heat-Related health impacts in order to recommend equity-Oriented policies today and in the future. The general objective of this thesis is to document current and future heat-Related vulnerability factors in the context of climate change. In order to address this general objective, the thesis involved four components: a) to conduct a systematic review and a meta-Analysis to assess the heterogeneity in the heat-Mortality associations with respect to individual and contextual population characteristics; b) to identify whether and how the magnitude of mean temperature effects on all-Cause mortality were modified by chronic air pollution exposure, social deprivation, and a combination of these two dimensions; c) to develop a method to quantify the climate change impacts on heat-Related mortality using climate modeling; d) to assess historical and future social disparities in years of life lost caused by ambient temperature in Montreal and Paris, and compare these estimates as well as the impact of climate change on social disparities between the two cities. This thesis highlights which populations are more vulnerable to heat and shows that several differences exist with regard to guidelines from international public health institutions for the identification of vulnerable populations. This thesis also identified chronic air pollution exposure as a new vulnerability factor in heat-Related mortality and that it has a double interaction with social deprivation. Furthermore, in this thesis a novel method to quantify future heat-Related mortality was developed which emphasized the strong evidence of an increase in heat-Related mortality under climate change. This method was then applied to estimate the increase in daily years of life lost social disparities in both Montreal and Paris under climate change which showed that this increase would be greater in Montreal compared to Paris in the future. Thus, this thesis which used a variety of epidemiologic methods has clarified which populations are particularly vulnerable to heat impacts and challenges guidelines for the identification of vulnerable populations from international public health institutions. It has also highlighted the climate change impacts on health inequalities and aims to reorient equity-Focused policies

Ce manuscrit s'intéresse à l'arrosage urbain en tant que stratégie de rafraîchissement pour les villes souhaitant réduire l'intensité de leur îlot de chaleur urbain (ICU) et/ou en tant qu'outil d'adaptation aux canicules, amenées à devenir plus fréquentes et intenses en raison du changement climatique. Cette recherche s'appuie sur une expérimentation d'arrosage réalisée à Paris (France) sur deux sites pendant les étés 2013 et 2014. D'abord, une méthode d'analyse a été mise au point afin de déterminer les effets micro-climatiques de l'arrosage sur le terrain. La température de l'air, l'humidité relative et la température moyenne de rayonnement ont été examinées ainsi que le confort thermique du piéton grâce au Universal Thermal Climate Index et le pouvoir d'atténuation de l'ICU. Ensuite, les effets thermiques ont été quantifiés, comprenant les effets sur la température de surface ainsi que le flux de chaleur et la température à 5 cm de profondeur. Enfin, la consommation d'eau de l'arrosage a été estimée à partir d'une relation linéaire trouvée entre le flux de chaleur à 5 cm de profondeur et le rayonnement solaire incident pendant la période d'ensoleillement direct. Par ailleurs, des améliorations de la méthode d'arrosage ont été déterminées et discutées. Les analyses conduites ici fournissent des informations essentielles pour les décideurs intéressé! par l'arrosage urbain comme volet de leur stratégie de réduction des ICUs et/ou d'adaptation aux canicules. Les recherches à venir devraient s'orienter sur l'impact d'autres matériaux et configurations urbaines sur l'arrosage ainsi que les effets cumulés atteints lorsqu'un quartier entier est arrosé plutôt qu'une portion de rue. Certaines modifications de la méthode méritent également d'être étudiées
This dissertation examines pavement-watering as a cooling strategy for cities seeking to reduce the intensity of their urban heat island (UHI) and/or as an adaptation tool against increasing heat wave frequency and intensity resulting from climate change. This research is based on measurements obtained from a field experiment of pavement-watering conducted at two sites ir Paris, France over the summers of 2013 and 2014. First, an analysis method was developed to determine the method's microclimatic effects in the field. Air temperature, relative humidity and mean radiant temperature effects were investigatec as well as pedestrian thermal comfort using the Universal Thermal Climate Index and UHI-mitigation. Second, the thermal effects of pavement-watering were determined, including surface temperature as well as pavement heat flux and temperature 5 cm deep. Finally, the water footprint of pavement-watering was determined based on a linear relationship found between pavement heat flux and solar irradiance. In addition, possible improvements for the watering method were determined and discussed. The research provides useful information for decision-makers considering pavement-watering as part of their heat-wave adaptation and/or UHI-mitigation strategy. Future work should focus on the effects of different materials and street configurations on pavement-watering cooling as well as cumulative effects arising from watering large areas rather than a single street portion. Certain methodological aspects also require further investigation and may be improved

Notre travail doctoral, structuré autour de deux études théoriques et d’une étude empirique, explore l’apport des Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) à l’improvisation organisationnelle lors de la réponse à la crise. La première étude confirme la diversité de la littérature sur l’improvisation et révèle que les auteurs adoptent des postures différentes à quatre étapes du processus de recherche. La deuxième étude propose cinq mécanismes organisationnels fondamentaux au développement de l’improvisation organisationnelle. A partir de cette proposition, nous identifions six propriétés des TIC qui soutiennent l’improvisation de crise. Enfin, notre étude rétrospective qualitative du cas de la réponse à la crise provoquée par la canicule de 2003 en Île-de-France montre que le développement de l’improvisation, réponse au vide organisationnel qui pèse sur la réponse à la crise, dépend non seulement des propriétés des TIC mais également des genres de communication développés par les acteurs autour des moyens de communication. Durant la canicule, le genre fervent a facilité l’improvisation parmi les opérationnels. Au contraire, le genre dépassionné, prédominant dans les échanges électroniques, a freiné la participation des acteurs administratifs à l’improvisation. Certains d’entre eux sont tout de même parvenus à participer à l’improvisation en adaptant le genre dépassionné lors de leur utilisation du fax. Si les TIC facilitent certaines interactions, la faculté des acteurs à improviser dépend également de leur capacité à adapter leurs genres de communication
We explore Information and Communication Technology (ICT) support to organizational improvisation during crisis response by completing three studies. The first study confirms diversity in research on improvisation and suggests that author’s perspectives on improvisation diverge with respect to four tasks within the research process. The second study identifies five constituents of organizational improvisation. In addition, it reports six ICT properties that promote the settling of appropriate conditions for interaction during organizational improvisation in crisis response. In the empirical work, we provide a more integrative picture of ICT support to organizational improvisation in crisis response by retrospectively observing crisis responders’ interactions during the 2003 French heat wave. Our empirical findings suggest that improvisation enables crisis responders to cope with organizational emptiness that burdens crisis response. However, crisis responders’ participation in organizational improvisation depends on their communicative genres. During the 2003 French heat wave crisis, administrative actors who had developed what we call a dispassionate communicative genre in relation to their email use, barely participated in organizational improvisation. Conversely, improvisers mainly communicated in what we call a fervent communicative genre. Therefore, our findings reveal that the ICT support to organizational improvisation in crisis response is mediated by the communication practices and strategies that groups of crisis responders develop around ICT tools

Compte tenu de l’augmentation de la fréquence des canicules, il est nécessaire de s’assurer que les bâtiments conçus et construits aujourd’hui seront adaptés aux futures températures plus élevées. Le périmètre de cette thèse consiste à proposer une méthodologie de contribution à la conception des bâtiments considérant à la fois les enjeux d’atténuation (réduction des besoins énergétiques) et d’adaptation (confort thermique estival, réduction du risque sanitaire en période de canicule) au changement climatique. La méthodologie a pour vocation d’être adaptable à différents types de bâtiments et de climats. Dans ce but, nous avons développé des fichiers météorologiques contenant des séquences typiques, ainsi que des vagues de chaleur futures. Par la suite, des méthodes d’analyse de sensibilité et d’optimisation couplées à des simulations thermiques dynamiques du bâtiment ont permis d’évaluer le potentiel de différentes techniques de rafraîchissement passif utilisées pour diminuer la surchauffe d’été en climats futurs. Les résultats de ces travaux de recherche mettent en évidence que les stratégies évaluées sont efficaces pour maintenir un confort thermique estival lors des étés futurs types à Paris et à La Rochelle. Cependant, à Carpentras, pour un été type futur, et pour ces trois villes en périodes de canicules futures récurrentes, les limites de ces solutions sont mises en exergue. En effet, les résultats de l’étude montrent que les occupants sont exposés à la chaleur lors de plusieurs jours consécutifs au-dessus de seuils à la fois diurnes et nocturnes ce qui résulte en un risque sanitaire pour les personnes vulnérables. Ces séquences ne sont pas détectées en utilisant des fichiers futurs types uniquement, ce qui démontre la pertinence de ces travaux. La combinaison d’enveloppes de bâtiments optimisées, de stratégies de rafraîchissement et d’adaptation des occupants se révèle être nécessaire afin d’atténuer le risque sanitaire récurrent auguré pour le milieu du siècle en France
Due to climate change projecting increased heatwaves occurrence, ensuring that buildings designed and built today will be adapted to future warmer temperatures is essential. The scope of this Ph.D. is to propose a methodological contribution to the design of buildings that both mitigate (minimize yearly energy needs) and adapt (minimize summer indoor overheating, limit health-heat-related risk) to climate change. The methodology can be applied to any building case study in any climate. For this purpose, bias-adjusted weather files containing both present, future typical conditions and future heatwave periods were developed. The potential of different passive cooling mitigation and adaptation strategies to reduce summer indoor overheating is evaluated using these weather files through dynamic thermal simulations, sensitivity analysis and optimization methods. The results of this research work highlight that for the building case study, the evaluated strategies (buffer spaces, thermal mass, roof optical properties, glazing ratio, ventilative cooling) have a strong capacity to enable summer thermal comfort in future typical summers in Paris and in La Rochelle. However, in Carpentras, and under recurring heatwaves in all three cities, the limits of these mitigation and adaptation measures are recognized. In fact, the future heatwaves consistently lead to consecutive days of indoor overheating exposure during both daytime and nighttime for building occupants, leading to a health-heat-related risk especially for the most vulnerable. These sequences are not detected when using only future typical years, which stresses the relevance of this work. Only the combination of optimized building envelopes, ventilative cooling strategies and adaptive opportunities from building occupants (solar control, increased indoor air velocities) have the potential to offset the projected recurring health-heat-related risk, particularly elevated in the South of France

En milieu urbain et dans un contexte estival, les conditions radiatives de fortes chaleurs participent à la formation d'un îlot de chaleur urbain. Ce dernier se caractérise par des températures nocturnes élevées en ville. Or, en période de vague de chaleur, ces températures ont des répercussions meurtrières sur l'organisme. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les relations entre les extrêmes chauds, la morphologie urbaine et la mortalité du mois d'août 2003 dans l'agglomération parisienne. Un premier aspect de cette recherche concerne l'étude des relations entre les températures de l'agglomération, sa morphologie urbaine et son occupation du sol. En effet, la morphologie urbaine, mais aussi la proximité d'espaces verts sont autant de facteurs qui jouent sur la variabilité des températures en ville. Les résultats révèlent à ce titre des relations assez importantes avec les températures. Le second aspect de cette recherche s'intéresse à la répartition spatiale de la mortalité et de la surmortalité d'août 2003. Nous mettons en évidence l'influence de températures nocturnes élevées sur la mortalité et la surmortalité. Cependant l'intensité de ces relations étant globalement moyenne, une comparaison avec des indicateurs démographiques, sociaux et économiques au niveau communal est menée. Chaque variable apporte des éléments de réponse, mais aucune ne fournit une part explicative déterminante. Aussi, une ascendante hiérarchique est alors envisagée afin d'appréhender la complexité des relations. Quatre profils spatiaux sont mis en évidence suggérant le rôle des inégalités sociales sur la mortalité et la surmortalité en période d'extrême chaud
The radiative conditions of strong heat in urban areas contribute to constitute the urban heat island effect. The latter is characterised by high night-time temperatures. Furthermore, these high temperatures have deadly consequences on the health during heat waves. This doctoral research aims at examining in Paris agglomeration the relationships between the extreme heats of 2003, the urban morphology and the mortality. A first aspect of this research deals about the relationship between the temperatures, the urban morphology and urban land use. Indeed, the urban morphology and the presence of green area1 have significant impacts on the variability of temperatures in urban areas. Our results show that surface temperatures are generally high-related to these variables. The second aspect of this research concerns the spatial distribution of mortality and excess mortality during the 2003 heat wave. We demonstrate that the strongest relationships are between mortality, excess mortality and night-time surface temperatures. However, the intensity of these relationships is globally quite average. This is why a comparison with sonne demographic, social and economic indicators is led. Each variable brings a part of answers about the spatial distribution of mortality and excess-mortality, but none provides a decisive explicative part. Taking these results into account, a hierarchical clustering is considered for a better understanding of the complexity of the relation between ail these indicators. We obtain four spatial clusters. These results suggest the role of social disparities on mortality and excess mortality during periods of heat waves

Notre travail doctoral, structuré autour de deux études théoriques et d'une étude empirique, explore l'apport des Technologies de l'Information et de la Communication (TIC) à l'improvisation organisationnelle lors de la réponse à la crise. La première étude confirme la diversité de la littérature sur l'improvisation et révèle que les auteurs adoptent des postures différentes à quatre étapes du processus de recherche. La deuxième étude propose cinq mécanismes organisationnels fondamentaux au développement de l'improvisation organisationnelle. A partir de cette proposition, nous identifions six propriétés des TIC qui soutiennent l'improvisation de crise. Enfin, notre étude rétrospective qualitative du cas de la réponse à la crise provoquée par la canicule de 2003 en Île-de-France montre que le développement de l'improvisation, réponse au vide organisationnel qui pèse sur la réponse à la crise, dépend non seulement des propriétés des TIC mais également des genres de communication développés par les acteurs autour des moyens de communication. Durant la canicule, le genre fervent a facilité l'improvisation parmi les opérationnels. Au contraire, le genre dépassionné, prédominant dans les échanges électroniques, a freiné la participation des acteurs administratifs à l'improvisation. Certains d'entre eux sont tout de même parvenus à participer à l'improvisation en adaptant le genre dépassionné lors de leur utilisation du fax. Si les TIC facilitent certaines interactions, la faculté des acteurs à improviser dépend également de leur capacité à adapter leurs genres de communication.

Les épisodes de sécheresse et de canicule qui frappent épisodiquement les régions tempérées ont des conséquences préjudiciables sur les plans sanitaire, économique, social et écologique. Afin de pouvoir enclencher des stratégies de préparation et de prévention avec quelques semaines ou mois d'anticipation, les attentes sociétales en matière de prévision sont élevées, et ce d'autant plus que les projections climatiques font craindre la multiplication de ces épisodes au cours du 21ème siècle. Néanmoins, la saison d'été est la plus difficile à prévoir aux moyennes latitudes. Les sources connues de prévisibilité sont plus ténues qu'en hiver et les systèmes de prévision climatique actuels peinent à représenter correctement les mécanismes de téléconnexion associés. Un nombre croissant d'études a mis en évidence un lien statistique dans certaines régions entre l'humidité du sol au printemps et les températures et précipitations de l'été qui suit. Ce lien a été partiellement confirmé dans des modèles numériques de climat mais de nombreuses interrogations subsistent. L'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle joué par l'humidité du sol sur les caractéristiques et la prévisibilité du climat de l'été dans les régions tempérées. Grâce notamment au modèle couplé de circulation générale CNRM-CM, nous avons mis en œuvre des ensembles de simulations numériques qui nous ont permis d'évaluer le degré de persistance des anomalies d'humidité du sol printanière. En effet, une longue persistance est une condition nécessaire pour que ces anomalies influencent le climat à l'échelle de la saison, via le processus d'évapotranspiration de la surface. En imposant dans notre modèle des conditions initiales et aux limitées idéalisées d'humidité du sol, nous avons mis en évidence des régions du globe pour lesquelles l'état moyen et la variabilité des températures et des précipitations en été sont particulièrement sensibles à ces conditions. C'est notamment le cas sur une grande partie de l'Europe et de l'Amérique du nord, y compris à des latitudes élevées. Pour toutes ces régions, l'humidité du sol est une source prometteuse de prévisibilité potentielle du climat à l'horizon saisonnier, bien que de fortes incertitudes demeurent localement sur le degré de persistance de ses anomalies. Une expérience de prévisibilité effective coordonnée avec plusieurs systèmes de prévision montre qu'une initialisation réaliste de l'humidité du sol améliore la prévision de températures estivales principalement dans le sud-est de l'Europe. Dans d'autres régions, comme l'Europe du Nord, le désaccord des modèles provient de l'incertitude sur la persistance des anomalies d'humidité du sol. En revanche, sur les Grandes Plaines américaines, aucun modèle n'améliore ses prévisions qui restent donc très médiocres. La littérature ainsi que nos évaluations de sensibilité du climat à l'humidité du sol ont pourtant identifié cette région comme un "hotspot" du couplage entre l'humidité du sol et l'atmosphère. Nous supposons que l'échec de ces prévisions est une conséquence des forts biais chauds et secs présents dans tous les modèles sur cette région en été, qui conduisent à un dessèchement excessif des sols. Pour le vérifier, nous avons développé une méthode qui corrige ces biais au cours de l'intégration des prévisions avec CNRM-CM6. Les prévisions qui en résultent sont nettement améliorées sur les Grandes Plaines. La compréhension de l'origine des biais continentaux en été et leur réduction dans les prochaines générations de modèles de climat sont des étapes essentielles pour tirer le meilleur parti de l'humidité du sol comme source de prévisibilité saisonnière dans les régions tempérées
Severe heat waves and droughts that episodically hit temperate regions have detrimental consequences on health, economy and society. The design and deployment of efficient preparedness strategies foster high expectations for the prediction of such events a few weeks or months ahead. Their likely increased frequency throughout the 21st century, as envisaged by climate projections, further emphasizes these expectations. Nevertheless, the summer season is the most difficult to predict over mid-latitudes. Well-known sources of predictability are weaker than in winter and current climate prediction systems struggle to adequately represent associated teleconnection mechanisms. An increasing number of studies have shown a statistical link over some regions between spring soil moisture and subsequent summer temperature and precipitation. This link has been partly confirmed in climate numerical models, but many questions remain. The purpose of this PhD thesis is to better understand the role played by soil moisture onthe characteristics and predictability of the summer climate in temperate regions. By means of the CNRM-CM coupled general circulation model, we have designed a range of numerical simulations which help us evaluate the persistence level of spring soil moisture anomalies. Indeed, a long persistence is a necessary condition for these anomalies to influence the climate at the seasonal scale, through the process of evapotranspiration. By imposing in our model idealized initial and boundary soil moisture conditions, we have highlighted areas of the globe for which the average state and the variability of temperatures and precipitation in summer is particularly sensitive to these conditions. This is the case in particular for Europe and North America, including over high latitudes. Soil moisture is therefore a promising source of potential seasonal climate predictability for these regions, although the persistence of soil moisture anomalies remains locally very uncertain. An effective predictability coordinated experiment, bringing together several prediction systems, shows that a realistic soil moisture initialization improves the forecast skill of summer temperatures mainly over southeast Europe. In other regions, such as Northern Europe, the disagreement between models comes from uncertainty about the persistence of soil moisture anomalies. On the other hand, over the American Great Plains, even the forecasts with improved soil moisture initialization remain unsuccessful. Yet, the literature as well as our assessment of climate sensitivity to soil moisture have identified this region as a "hotspot" of soil moisture - atmosphere coupling. We assume that the failure of these predictions relates to the strong hot and dry bias present in all models over this region in summer, which leads to excessive soil drying. To verify this assumption, we developed a method that corrects these biases during the forecast integration based on the CNRM-CM6 model. The resulting forecasts are significantly improved over the Great Plains. Understanding the origin of continental biases in the summer and reducing them in future generations of climate models are essential steps to making the most of soil moisture as a source of seasonal predictability in temperate regions

Le GIEC (groupe d’expert Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat) dans leur 4 ème rapport souligne que les villes européennes seront impactées par des épisodes caniculaires plus fréquents et plus intenses dû aux modifications climatiques ayant lieu au cours du XXI ème siècle. La ville, espace climatique particulier, sensiblement plus chaud que son espace environnant amplifie le phénomène de l’îlot de chaleur urbain (ICU). Pour la ville de Paris, les îlots de chaleur urbains peuvent dépasser de 8 à 10°C les températures relevées quelques kilomètres plus loin. Cet effet est d’autant plus néfaste lors de période caniculaire comme a connu la France en 2003, 2006, 2010 ou bien même en 2015. La connaissance sur le phénomène de la canicule nécessite de mettre en relation des données autant spatiales que temporelles afin de définir des zones à risques .Pour pouvoir simuler une canicule, le modèle SURFEX-TEB, conçu par Météo-France, CNRS, a été choisi. Il permet d’estimer la température en ville à partir de conditions climatiques des plus hautes atmosphères. Ces prévisions sont importantes notamment en période de canicule où les écarts de température entre la ville et sa banlieue peuvent dépasser 8C°. Le risque caniculaire, induit par les ICU, est complexe à appréhender et à représenter.Pour caractériser, appréhender et représenter la canicule, avec l’aide du modèle SURFEX-TEB, nous avons effectué une assimilation avec des mesures réalisées pendant la canicule de 2015 sur Paris. Cette assimilation met en évidence par exemple les phénomènes d’accumulation et l’impact des configurations des appartements sur les températures intérieures et extérieures. Nos différentes configurations ont permis de confirmer l’importance de considérer les températures intérieures lors de périodes caniculaires.Ce travail de recherche propose donc un éclairage spécifique et technique de la représentation des canicules. Son objectif est une meilleure représentation des canicules et l’estimation de leur dangerosité en fonction de la durée du phénomène, de son intensité et des caractéristiques urbaines et humaines. Des cartes décrivant la canicule et sa dangerosité sont mises en valeur grâce à l’élaboration d’un site web grand public.Les résultats de cette recherche soulèvent une interrogation sur les seuils de canicule. Ils soulignent l’importance d’introduire un seuil de canicule intérieur et démontrent le rôle de la configuration urbaine et en particulier des types d’habitation pour mieux prendre en compte la dangerosité des canicules et espérer mieux atténuer leurs effets
The IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) in its 4th report underlines that the European cities will be impacted by more frequent and more intense scorching episodes due to the climatic modifications taking place during the XXIth century. Peculiar climatic areas, significantly hotter than their surroundings, cities amplify the phenomenon of the urban heat island (UHI). In the example of Paris, the urban islands of heat can exceed by 8°C to 10°C the temperatures measured a few kilometers away. This effect is all the more fatal as heat wave periods become more and more regular (2003, 2006, 2010, 2015). The knowledge on the heat wave phenomenon requires to put in relation spatial and temporal data so as to define high-risk areas.To be able to simulate a heat wave, the SURFEX-TEB model, designed by Météo-France, and CNRS, was chosen. It allows to estimate the temperature in town from weather conditions of the highest atmospheres. These forecasts are particularly important in heat wave periods where temperature differences between cities and suburban areas can exceed 8°C. The heat wave risk, resulting from the UHI, is complex to both understand and represent.To characterize, understand and represent the heat wave by the means of the SURFEX-TEB model, we made a data fusion with measures realized during the 2015 heat wave in Paris. This assimilation highlights, for instance, the accumulation phenomena and the impact of the apartments configuration on the inside and outside temperatures. Our various configurations allowed to confirm the importance of taking into account the internal temperatures during heat waves periods.This research thus proposes a specific and technical perspective of the heat waves representation. Its objectives are a better representation of heat waves and a sharper estimation of their dangerousness according to the phenomenon duration, its intensity and the urban and human features. Maps describing the heat wave and its dangerousness are highlighted thanks to the elaboration of a public Web site.The results of this research rise an interrogation on the thresholds of heat wave. They underline the importance to introduce an internal threshold of heat wave and demonstrate the role of the urban configuration, particularly the types of house. This should contribute to better take into account the dangerousness of heat waves and to improve the mitigation of their effects

Ce mémoire présente l’étude du comportement d’un flotteur bord à quai. Ce flotteur est constituéd’une bouée de section rectangulaire située à proximité d’une digue verticale. Un modèle analytique linéaire basé sur la théorie de l’écoulement potentiel est réalisé en profondeur d’eau intermédiaire. Un modèle numérique résolvant les équations de Navier-Stockes est développé. Des essais expérimentaux sont également mis au point pour des flotteurs de différentes dimensions et servent de références aux deux autres modèles. La comparaison de ces trois modèles permet de déduire le domaine de validité du modèle analytique, ainsi que la présence d’effets non-linéaires agissant sur le comportement du flotteur.Dans un premier temps, l’impact des dimensions du système sur le comportement du flotteur est quantifié. Les effets non-linéaires sont quantifiés en fonction des grandeurs du système puis une correction du modèle analytique est proposée. Par la suite, la correction du modèle est appliquée au comportement du système incluant un récupérateur d’énergie.Dans un second temps, l’effet du flotteur sur les franchissements de digue est étudié. Les franchissements de digue sont exprimés grâce à la hauteur de houle entre la digue et le flotteur (exprimée par le modèle analytique) et à la formule de Van Der Meer (2002). Ces franchissements sont également estimés de manière expérimentale. Il est montré que lorsque la longueur d’onde de la houle est importante et que le dégagement entre la digue et le flotteur est faible, les franchissements de digue sont réduits par la présence du flotteur
The study of a quayside wave energy converter is proposed. A simplified model composed ofa rectangular buoy oscillating in heave motion and installed close to a vertical dike is developedusing three different models. An analytical model based on potential flow theory is developed inintermediate water depth. A numerical model resolving the Navier-Stokes equation is developed.Experimental tests are performed for different floater dimensions and are used as references for the two other models. The comparison between the three models presents the validity domain of the analytical model. The existence of non-linear effects acting on the floater behaviour is shown.At first, the impact of the system dimensions on the floater behaviour are highlighted and quantified. According to these results a correction of the analytical model is proposed. Moreover, the corrected analytical model is applied to the wave energy converter behaviour. Secondly, the overtoppings are expressed using the wave height between the dike and the floater (provided by analytical model) and the Van Der Meer formula (2002). These overtoppings are also estimated using experimental tests. The comparison of these two models shows the presence of strong load losses when the floater is close to the dike. In those cases the analytical model needs a correction taking into account these load losses. It is also shown that when at the same time the wave length is high and the toe clearance between the dike and the floater is small, the dike overtopping are reduced by the presence of the floater

Au début du 20ème siècle, l'étang de Berre était occupée par de larges prairies sous-marines de Zostera qui ont fortement réduit sous l'impact des pollutions et arrivées massives d'eau douce par le canal EDF. Pollutions et arrivées d'eaux ont beaucoup réduit mais les herbiers ne s'étendent pas vers le large. Cette thèse a donc pour but d'analyser les interactions entre les herbiers sous-marins de l'étang de Berre basé sur l'hypothèse que la dynamique hydro-sédimentaire peut jouer un rôle dans le maintien des herbiers à l'état relique. Dans cette lagune, le vent conditionne l'hydrodynamisme en générant des vagues de vent et des courants.L'atténuation des vagues par l'herbier est en lien avec la hauteur des vagues (dépendant de la vitesse du vent, la longueur de fetch et des effets de réfraction lié à la morphologie de la anse) et est modulée par la biométrie de l'herbier, le niveau d'eau ou la présence de courants. Alors qu'au dessus de l'herbier, les courants sont rapides et fortement influencés par le vent et les vagues de vent, une couche de transition eau-canopée permet la dissipation de l'énergie des vagues et des courants. Dans la canopée, les courants sont très atténués grâce à la présence de l'herbier. L'herbier apparaît comme un élément important de la dynamique sédimentaire car il peut, par sa simple présence, réduire l'hydrodynamisme et modifier l'évolution du fond dans et en arrière de l'herbier et protéger la plage. Le niveau de récurrence de vents forts semble contrôler les évolutions sédimentaires.Les fortes interactions de l'herbier avec la dynamique hydro-sédimentaire laissent penser qu'elle pourrait limiter leur extension dans des zones plus exposées
Berre lagoon was occupied by extensive meadows at the turn of the 20th century which regressed down under the impact of urban and industrial pollution and inflow of the EDF canal. Even though freshwater inputs and pollutions were drastically reduced respectively in the 1980s and 1990s, meadows have not significantly gained ground. This thesis aims at analysing the interactions between seagrass meadows of Berre lagoon, hydrodynamics and sedimentary processes, based on the postulate that these mechanisms are important in the maintenance of the meadows in their present dispersed form. In the lagoon, winds constitute the dominant influence on hydrodynamics in the lagoon by generating wind waves and currents. Wave attenuation is linked to wave height, which is, in turn, dependent on wind intensity and fetch length and modified by the bay morphology. Wave attenuation is also modulated by meadow biometry, and by water levels and currents.Whereas currents are strong and strongly influenced by wind and wind waves above the meadow, a transition canopy-water layer dissipates waves and currents. In the canopy, currents are thus attenuated.The meadow is not just a passive element in the overall sediment dynamics since it reduces energy and thus modifies substrate changes within and in the back of the meadow, thus protecting the shoreline. However, it is the recurrence of strong wind that seems to drive sedimentary changes. The strong interactions between the meadow and the hydrodynamic and sedimentary processes could limit the extension of the meadow in areas more exposed to waves

La tendance au réchauffement d'origine anthropique observée au cours du XXè siècle en Europe est ponctuée par des fluctuations expliquées en partie par la variabilité interne du climat. Les mécanismes physiques entre la Variabilité Atlantique Multidécennale (AMV), dont la composante interne module une partie de la variabilité atmosphérique, et le climat européen sont étudiés dans cette thèse. Une étude des modèles climatiques montre une grande diversité dans la simulation de la téléconnexion entre l'AMV et la température estivale en Europe. La sous-estimation moyenne de son intensité par rapport aux observations contribue notamment à expliquer les incertitudes qui entachent les prévisions décennales du climat. Des expériences numériques utilisées pour isoler les mécanismes d'influence de l'AMV sur le climat européen indiquent que l'AMV est susceptible de significativement moduler la température, les précipitations et l'occurrence d'événements extrêmes, en hiver et en été
The anthropogenic warming trend observed during the 20th century in Europe is characterized by fluctuations, which are partly explained by internal climate variability. The physical mechanisms between the Atlantic Multidecadal Variability (AMV, whose internal component contributes to shape atmospheric variability), and the European climate are investigated in this thesis. A comprehensive study of climate models shows a great diversity in the simulation of the teleconnection between the AMV and European summer temperature. The underestimation of its intensity relative to the observations contributes to explain the uncertainties within the decadal climate predictions. Numerical experiments used to assess the mechanisms of influence of the AMV on the European climate indicate that the AMV is likely to significantly modulate temperature, precipitation and the occurrence of extreme events in winter and summer

Cette thèse porte sur la caractérisation et l'analyse des sources de pollution avec les données aéroportées MOZAIC pendant la canicule européenne de l'été 2003. L'étude d'un tel événement extrème est nécessaire car sa fréquence est suceptible d'augmenter dans un contexte de changement climatique. L'apport des données MOZAIC avec de fréquents profils verticaux sur Francfort, Vienne et Paris, permet de caractériser et quantifier la dimension verticale des anomalies de polluants (ozone, monoxyde de carbone CO, oxydes d'azote) par rapport à une climatologie établie sur près de 11 ans. L'étude sur les conditions synoptiques de formation de la canicule identifie les facteurs favorables à la pollution et établit l'importance du développement intense de la couche limite planétaire. Dans une deuxième partie, une approche lagrangienne est utilisée pour estimer les importances respectives de différentes sources d'émissions primaires de CO vis-à-vis des observations MOZAIC : émissions anthropiques européennes et nord-américaines, et émissions par les feux de biomasse sur le Portugal. Dans une troisième partie, le modèle de chimie-transport global GEOS-Chem est utilisé pour étudier plus en détails certains processus importants lors de l'épisode (dépôt sec, émissions biogéniques). Une évaluation des simulations est d'abord menée avec les données MOZAIC puis des tests de sensibilité sont ensuite exploités pour montrer l'importance des processus de couplage sol-végétation-atmosphère et l'importance du transport depuis le Portugal des panaches des feux de biomasse documentés avec un cadastre d'émissions journalier
This thesis aims to characterise and analyse pollution sources during summer european heat wave 2003 thanks to MOZAIC airborne data. Study of such intense event is necessary because of its probable frequency increase in a climate changing context. MOZAIC dataset contribution with frequent vertical profiles at Frankfurt, Vienna and Paris allows to describe and quantify vertical extension of pollutant anomalies (ozone, carbon monoxide CO, nitrogen oxides) with regards to an 11-years establish climatology. Synoptic condition study of heat wave formation identifies favorable factor to pollution and establishes the prominence of the planetary boundary layer intense expansion. In a second part, lagrangian analysis is used in order to assess impact of primary emissions sources of CO at MOZAIC measurements : European and North American anthropic emissions, and Portuguese biomass fire emissions. In a third part, global chemistry-transport model GEOS-Chem allows to examine important process during the episode (dry deposition and biogenic emissions). Simulations are previously evaluate versus MOZAIC data and sensibility tests utilizing shows the importance of surface-vegetation-atmopshere process and the importance of Portugal fire plumes transport thanks to a daily emission calendar

En Europe, l'augmentation des températures moyennes de surface de l'air projetée au cours du 21ème siècle s'accompagne d'une augmentation des extrêmes chauds et d'une diminution des extrêmes froids. Dans les dernières décennies, des indices témoignent déjà de ces changements, comme l'établissement récurrent de nouveaux records de chaleur ou l'augmentation des canicules. Nous étudions l'évolution des extrêmes journaliers de température au cours du 20ème et du 21ème siècle en France et en Europe, et ce en termes d'occurrence et d'intensité. Un intérêt particulier est aussi porté aux mécanismes responsables de ces futurs extrêmes climatiques, ainsi qu'aux futures températures maximales. Nous nous intéressons tout d'abord à l'évolution des records journaliers de température à partir d'observations et de modèles de climat. Entre 1950 et 1980, l'évolution théorique des records dans le cadre d'un climat stationnaire représente correctement l'évolution observée des records chauds et froids. Depuis les années 1980, un écart à ce climat stationnaire est observé, avec respectivement une augmentation et une diminution de l'occurrence des records chauds et froids. Les modèles climatiques suggèrent une accentuation de ces changements au cours du siècle. L'occurrence moyenne des records chauds à la fin du siècle présente une forte augmentation par rapport aux premières décennies de la période observée. L'augmentation la plus importante des records chauds est projetée en été, en particulier dans la région méditerranéenne. Quant aux records froids, les modèles indiquent une diminution très importante de leur occurrence, avec une occurrence quasi-nulle dans les dernières décennies. Les variations observées d'occurrence de records sont, au début du 21ème siècle, toujours dans l'éventail des fluctuations de la variabilité interne du climat. Au cours du siècle, l'émergence de l'influence anthropique de ces fluctuations est détectable dans l'évolution des records chauds et froids en été, et ce respectivement autour des décennies 2030 et 2020. À l'horizon de la fin du siècle, les changements moyens d'occurrence de records ne peuvent pas être uniquement expliqués par des fluctuations naturelles. Nous nous sommes ensuite intéressés aux futures températures estivales extrêmes, ainsi qu'aux canicules intenses qui peuvent être à l'origine de ces extrêmes. Pour cela, l'utilisation de modèles climatiques globaux est associée à la modélisation climatique régionale et à des stations d'observations en France. Tout d'abord, l'augmentation maximale des valeurs maximales des records journaliers de température en été en France est estimée à partir d'une simulation régionale à haute résolution spatiale. À l'horizon 2100, les projections indiquent une augmentation maximale de ces valeurs extrêmes en été comprise entre de 6.6°C et 9.9°C selon les régions de la France. La comparaison de ces projections avec un ensemble de modèles climatiques indique que ces augmentations maximales pourraient être plus importantes. La médiane de la distribution des modèles indique en effet une augmentation maximale de ces valeurs maximales des records journaliers de température de 11.8°C en été et en France. Puis, des expériences de modélisation de canicules intenses du climat européen de la fin du 21ème siècle ont été réalisées à partir d'événements particuliers d'un modèle de climat. Ces expériences ont mis en évidence le rôle des interactions entre le sol et l'atmosphère dans l'amplification des températures extrêmes lors de futurs évènements caniculaire intenses. L'occurrence de telles canicules est d'abord dépendante de la circulation atmosphérique, mais l'intensité des températures peut ensuite être fortement amplifiée en fonction du contenu en humidité des sols avant la canicule, et donc des conditions climatiques des semaines et des mois précédents
Over the 21st century, the mean increase in surface air temperatures is projected to be associated with an increase in warm temperature extremes and a decrease in the cold ones. Over the last decades, evidence already suggests these changes, as for example recurrent warm record-breaking temperatures or the increase in heatwave occurrence. We investigate the evolution of daily temperature extremes over the 20th and the 21st centuries in France and in Europe, their possible changes in frequency and intensity. We also focus on the mechanisms responsible for these projected climate extremes, as well as the maximum values of temperature extremes at the end of the century. First, we investigate the evolution of daily record-breaking temperatures in Europe based on the observations and an ensemble of climate models. From the 1950s to the 1980s, the theoretical evolution of the records in a stationary climate correctly reproduce the observed one, for both cold and warm records. From 1980, a shift from that theoretical evolution is observed, with an increase in the occurrence of warm records and a decrease in the occurrence of the cold ones. Climate models suggest an amplification of these changes over the century. At the end of the 21st century, the mean number of warm records shows a strong increase compared to the first decades of the observed period. The strongest increase in warm record-breaking temperatures is found in summer, and particularly over the Mediterranean edge. On the contrary, the occurrence of cold record-breaking temperatures is projected to strongly decrease, with almost no new records in the last decades of the century, for all seasons and over the entire European domain. Observed variations of daily record-breaking temperatures are still, at the beginning of the 21st century, consistent with internal climate variability only. Over the century, the anthropogenic influence emerge from these fluctuations in the summer record evolutions, around the 2030 and the 2020 for the warm and cold records respectively. By 2100, the mean changes in record occurrences cannot be explained by the internal climate variability solely, for all seasons and over the entire European domain. Then, we investigate future extreme temperatures at the end of the 21st century, as well as severe heatwaves leading to these extremes. Climate models analyses are associated with regional climate modeling and a French station-based dataset of observations. The summer 21st century evolution of the maximum values of daily warm record-breaking temperatures is first examined in the observations and the high resolution simulation of the regional model. By 2100, an increase of these values is projected, with maximum changes between +6.6°C and +9.9°C in summer among the French regions. These projections assessed from a regional model may underestimate the changes. The multi-model mean estimate of the maximum increase of these values is indeed around +11.8°C in summer over France. Finally, regional modeling experiments of severe heatwaves in the climate of the end of the 21st century in Europe are performed. These severe heatwaves are selected cases from a global climate model trajectory. The experiments results show the role of the soil-atmosphere interactions in the amplification of the extreme temperatures during such future severe warm events. The occurrence of the heatwave is first caused by the atmospheric circulation, but the temperature anomaly can then be amplified according to the soil moisture content before the event, and thus the climatic conditions of the preceding weeks and months

Il est généralement reconnu, par la communauté́ scientifique, que le risque de morbidité́ augmente lors des vagues de chaleur. On retrouve néanmoins des différences importantes en ce qui a trait à la vulnérabilité́ des populations au stress thermique. L'effet de la température sur la morbidité́ diffère selon plusieurs facteurs, dont l’âge. Pour des raisons physiologiques et comportementales, les enfants sont l’un des groupes les plus vulnérables aux vagues de chaleur (Hutter et al., 2007; Thompson et al., 2012). La présente étude vise à analyser l’influence de la vulnérabilité́ différentielle face aux problèmes de santé chez les enfants lors des vagues de chaleur à Ouagadougou. L’analyse de la vulnérabilité́ aux risques environnementaux rend compte des conditions de fragilité́ des individus pouvant mener à des expériences de souffrance et de dépendance à autrui. Ceci influence conséquemment la capacité à faire face aux catastrophes et à se rétablir (Becerra, 2012; Muttarak et al., 2015). Les données utilisées ont été́ recueillies par l’Observatoire de Population de Ouagadougou (OPO) de mars à mai 2017 lors d’une enquête sur la vulnérabilité́ et la capacité d'adaptation de la population de l'OPO aux vagues de chaleur. Ces données transversales regroupent un sous-échantillon aléatoire de 332 enfants de cinq ans et moins, habitant dans cinq quartiers de la périphérie nord de Ouagadougou. Nous les analysons tout d’abord à l’aide de tableaux croisés, de tests de chi-2 et d’une analyse factorielle. Des régressions logistiques ordinales permettent ensuite d’étudier la force et la significativité des associations entre la prévalence des symptômes lors des vagues de chaleur et les variables associées à la vulnérabilité climatique. L’analyse permet de relever des associations inattendues entre la prévalence de certains symptômes chez l’enfant lors des vagues de chaleur et plusieurs variables indépendantes. Par exemple, lorsque nous étudions les effets bruts des variables indépendantes sur la variable dépendante, nous constatons que les enfants dont la mère n’a pas tendance à apporter de l’aide supplémentaire aux très jeunes enfants lors des périodes de très forte chaleur sont plus susceptibles de ne pas présenter de symptôme(s) que de présenter des symptômes (OR = 0,60* (0,36 ; 1,01), à la limite du significatif de 10%), comparativement aux enfants ayant une mère apportant de l’aide supplémentaire. Nous notons également que les enfants dont le toit de chambre est isolé ou construit avec du ciment / béton (dalle) sont plus susceptibles de manifester des symptômes lors des vagues de chaleur que de ne pas en manifester (OR = 1,68* (0,97 ; 2,91), à la limite du significatif de 10%), en comparaison aux enfants dont le toit de chambre est fait de tôle galvanisée / métal / fer-blanc / zinc. Néanmoins, ces résultats sont très faiblement significatifs (seuil de 10%) à partir d’un échantillon de petite taille. Ainsi, le fait que les résultats sont à la limite du significatif à 10% nous amène à interpréter de manière prudente l’existence des liens entre ces variables. Dans l’explication de ces résultats, nous soupçonnons la présence de biais dans l’auto-déclaration des symptômes. Les limites des données incluent l’auto-déclaration des symptômes, la petite taille de l’échantillon, la nature transversale des données ainsi que la présence de biais de rappel liée aux problèmes de mémoire. Compte tenu de ces limites méthodologiques, il serait nécessaire de confirmer les résultats obtenus dans de futures recherches. Néanmoins, ces résultats pourront contribuer à orienter de futures recherches sur l’effet des vagues de chaleur chez les enfants au Sahel.
It is generally recognized by the scientific community that the risk of morbidity increases during heatwaves. However, there are important differences in regard to the vulnerability of populations to increased temperatures. The effect of temperature on morbidity differs depending on several factors, including age. Children are one of the most vulnerable groups when it comes to heatwaves due to physiological and behavioral reasons (Hutter et al., 2007; Thompson et al., 2012). This study aims to analyze the influence of differential vulnerability on children’s health during heatwaves in Ouagadougou. The analysis of vulnerability on environmental risks takes into account the fragile conditions of individuals that can lead to experiences of suffering and dependence on others. Consequently, it influences the capacity to cope with and recover from disasters (Becerra, 2012; Muttarak et al., 2015). The data used were collected by the Ouagadougou Population Observatory (OPO) from March to May 2017 during a survey on the vulnerability and adaptability of the OPO population to heatwaves. The cross-sectional data brings together a random subsample of 332 children aged five and under, living in five neighborhoods in the northern outskirts of Ouagadougou. We first analyze them using crosstabs, chi-2 tests and factor analysis. Ordinal logistic regressions are then performed to study the strength and significance of the associations between the prevalence of symptoms during heatwaves and the variables associated with climatic vulnerability. Descriptive analysis reveals unexpected associations between the prevalence of certain symptoms in children during heatwaves and several independent variables. An in-depth analysis carried out with the use of ordinal logistic regressions shows that the results do not support our initial hypotheses. For example, when we study the gross effects of the independent variables on the dependent variable, we found that children with mothers who do not tend to provide extra help to very young children during intense periods of heat are more likely to be symptom-free than to have symptoms (OR = 0.60 * (0,36 ; 1,01), at the significant limit of 10%), compared to children with mothers who provide extra help. We also note that children whose room roof is insulated or built with cement / concrete (slab) are more likely to show symptoms during heat waves than to not show symptoms (OR = 1.68 * (0,97 ; 2,91), at the significant limit of 10%), compared to children whose room roof is made of galvanized sheet metal / metal / tinplate / zinc. Nevertheless, these results are very weakly significant (10% threshold) from a small sample size. Thus, the fact that the results are at the limit of significance at 10% leads us to interpret the existence of links between these variables cautiously. In an attempt to explain these results, we suspect that there is a bias in the self-reported symptoms. Data limitations include self-reporting of symptoms, small sample size, the cross-sectional nature of the data, and the presence of recall bias related to memory problems. Given these methodological limitations, it would be necessary to confirm our results with those obtained in future research. However, the results obtained may help guide future research about the effect of heatwaves on children’s health in Sahel.