Tesis:

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Gelbert, Christine. "Etude de l'intermittence et de la variabilité des champs de précipitation par une approche stochastique". Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10036.

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Differentes applications des sciences de l'environnement necessitent une estimation des intensites de precipitation integrees dans le temps et l'espace. L'approche stochastique proposee dans ce memoire repond a ce besoin pour les champs de precipitation a pas de temps faible ou le phenomene d'intermittence devient un facteur predominant. Le chapitre i rassemble quelques rappels essentiels concernant les caracteristiques meteorologiques du phenomene (origine, organisation, evolution). Il evoque egalement la maniere dont elles peuvent etre utilisees pour la conceptualisation stochastique des champs de precipitation. La variabilite des precipitations s'exprime, soit en terme d'intermittence (pluie-non pluie), soit en terme de variabilite en soi (variation de l'intensite a l'interieur d'une zone pluvieuse). Le chapitre ii examine comment ces deux aspects peuvent etre etudies dans le cadre de la geostatistique ou de l'analyse objective. Cette methodologie est ensuite appliquee aux champs de precipitation horaires observes dans les cevennes (chapitre iii). Les donnees proviennent d'un reseau de 97 pluviometres et correspondent a 15 episodes pluvieux intenses. Les surfaces pluvieuses presentent une organisation spatiale coherente, bien que masquee par la dimension reduite de la zone d'etude et la nature discrete des mesures. Les intensites de precipitation a l'interieur des surfaces sont, quant a elles, faiblement organisees aux echelles que permet d'analyser le reseau de mesure. On note toutefois qu'elles diminuent du centre vers les bords des surfaces pluvieuses. Les performances des methodes d'interpolation montrent clairement l'interet de la distinction entre intermittence et variabilite en soi, par rapport a l'approche lineaire classique

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Yahyaoui, Abdelaziz. "Variabilité spatiale et modélisation statistique des précipitations du Maroc cisatlasique et transatlantique". Nice, 1996. http://www.theses.fr/1996NICE2034.

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Ce travail porte sur la variabilité spatiale et la modélisation statistique des précipitations du Maroc cisatlasique et transatlantique. Il s'appuie sur les séries annuelles mensuelles et journalières de 16 stations pendant la période allant de 1958 à 1987. Quatre parties constituent l'ossature de cette thèse : - La première est une présentation du terrain, du contexte météorologique, de la problématique et des données utilisées. - La seconde partie traite les données annuelles après avoir critiqué les séries par la méthode des doubles-masses, des résidus de régression et de L'A. C. P. Le comblement des lacunes est effectué à partir des vecteurs régionaux. Le second volet consiste en une modélisation statistique des séries annuelles par la loi de Gauss qui s'avère adéquate généralement pour les stations marocaines. La loi racine-normale est parfois préférable quand les pluies annuelles sont faibles. Une régionalisation des précipitations annuelles conclue cette partie. - La troisième partie de cette thèse est consacrée aux pluies mensuelles. Une approche statistique des pluies supérieures à un seuil (o,1 mm) par le modèle de Fuller y figure, ainsi qu'une étude sur les régimes mensuels. Les gradex mensuels et la fréquence des pluies nulles (FO) y sont étudiés également. Cette partie comporte aussi une régionalisation des pluies mensuelles moyens, brutes et des gradex. - La quatrième et dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude des pluies journalières extrêmes. Ces dernières sont ajustées par le modèle de Fuller quand il s'agit des pluies journalières maximales mensuelles et par le modèle de Gumbel qui rend bien compte des pluies journalières maximales annuelles. Une régionalisation des pluies journalières par une analyse en composantes principales conclue ce travail. Les différents résultats auxquels aboutit ce travail sont exposés dans la conclusion générale. Une centaine de références bibliographiques, une dizaine de cartes, quinze tableaux et dix annexes constituent la partie illustration de cette thèse
The title given to the whole work is spatial variability and statistical modelisation of rains in cisatlasic and transatlantic Morocco it is based on the data given by 16 stations from 1958 to 1987. Four different parts will be developped : - The first deals with the area which will be studied, the meteorological context, the problems raised and data used in the work. -The second part deals which the annual data after criticizing the series using the doublesmass, principal components and regression residues methods. The lacks in the data were filled by the regional vectors method. The second subdivision of this part is a statistical modelisation of the annual series by the law of Gauss which seems appropriate to explain the annual distribution over the different Moroccan stations. When the average of the annual rains is low, the distribution is normal-root. The principal components exhibits sets of stations characterised by coherent time and spatial variations. - The third deals with the monthly rains. A statistical approach of the quantity of rain higher than o,1 mn by the fuller law and also the study of the average, regimes and gradex. - The fourth part deals with the study of the daily rains approched by the fuller law (montly maxima) and the gumbel's law for the annual maxima the final results are shown in the general conclusion. The illustration is composed of : 12 maps, 98 bibliographical references, 33 drawings, 8 tables and 10 riders

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Duchiron, Bertrand. "Variabilité interannuelle de la pluviométrie dans l'espace riverain de l'océan indien". Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA070022.

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Resumen

La variabilité pluviométrique interannuelle dans l'espace riverain de l'océan indien a été étudiée, sur la période 1946-1975, dans le but d'établir une régionalisation de cet espace puis d'établir des modèles de prévision de la pluviométrie à partir d'indicateurs océano-atmosphérique. A partir d'une base de données pluviométriques, un ensemble de 130 postes, répartis de façon la plus homogène possible dans l'espace d'étude, a été sélectionné. Les valeurs des précipitations lacunaires ont été restituées et l'ensemble du réseau validé. Des analyses multivariées (Analyses en Composantes Principales et des Classifications Ascendantes Hiérarchiques) ont été utilisées pour définir 21 régions pluviométriquement homogènes. Les chroniques de ces zones sont corrélées avec des indices d'anomalies de la circulation océano-atmosphérique sur les fuseaux Indien et Pacifique, avec des décalages de 1 à 3 mois. Pour trois régions, le sens des écarts à la moyenne de la chronique a été estimé au moyen de modèles Logit sur un pas de temps mensuel au coeur des saisons pluvieuses. Les résultats à une échéance d'un mois sont pertinents avec des taux d'erreurs inférieurs à 10%. A une échéance de deux et trois mois, le pourcentage de bonne prévision est supérieur à 80 pour les trois régions. Ces résultats valident le concept de l'utilisation des modèles Logit dans la prévision à moyen terme des tendances pluviométriques dans les régions tropicales
The interannual variability of rainfall in the coastal areas of the Indian ocean was analysed for the period 1946-1975 and regionalized then we establish statistical forcasting models of rainfall from oceano-atmospheric circulation indicators. A set of 130 well-spatially-distributed stations were selected from a pluviometric database. Missing values were statistically replaced and the output dataset was validated. Multivariate analyes (PCA and clustering analysis) were applied on these data to extract 21 homogeneous pluviometric regions. Times series are strongly correlated over a lag period ranging from 1 to 3 months with some atmospheric and oceanic anomaly indices recorded over the Indian and Pacific oceans. .

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Guérin, Adrien. "Dynamique de l'écoulement dans un aquifère non confiné". Sorbonne Paris Cité, 2015. https://hal.science/tel-01884762.

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L'évolution du débit d'une rivière présente généralement des épisodes de crues intenses, au cours desquels le débit augmente rapidement, suivis par une diminution lente du débit lorsque la pluie s'arrête. Dans ce manuscrit, nous montrons que l'écoulement souterrain dans un aquifère non confiné permet de comprendre cette dynamique. Dans le cadre de l'approximation de Dupuit-Boussinesq (eau peu profonde), la vitesse de montée de crue ˙Q est une fonction non-linéaire du taux de précipitations R : ˙Q ∝ R 3/2. Après la pluie, on distingue deux régimes asymptotiques de décrue. Au début de la décrue, le débit décroît proportionnellement à l'inverse de la racine du temps ( Q ∝ 1/ √ t (Polubarinova-Kochina, 1962)). En fin de décrue, le débit décroît comme l'inverse du temps au carré (Q ∝ 1/t 2(Boussinesq, 1903)). L'étude d'un aquifère de laboratoire soumis à une pluie artificielle confirme l'existence de ces régimes asymptotiques. Ce dispositif expérimental simplifié (aquifère homogène et bidimensionnel) génère des montées de crue réalistes, en l'absence de ruissellement. L'instrumentation d'un site de terrain dans le bassin versant de la Ravine Quiock, sur l'île de Basse-Terre en Guadeloupe, révèle un comportement similaire. La surface de la nappe et le débit de la rivière évoluent simultanément pendant la pluie et se conforment aux prédictions théoriques. Comme dans l'expérience de laboratoire, cet aquifère réagit donc non-linéairement au forçage induit par les précipitations. L'analyse de données acquises dans trois autres bassins versants (Plynlimon, Pays de Galles, et Laval, France) confirme le caractère non-linéaire de la réponse d'un aquifère à la pluie : ˙Q ∝ Rn, avec n > 1. Cependant, l'exposant obtenu est différent de 3/2. Une expérience préliminaire en laboratoire suggère que cet écart à la théorie de Dupuit-Boussinesq pourrait être induit par l'écoulement vertical dans l'aquifère
River hydrographs generally exhibit intense flood events during which the discharge increases quickly during rainfall, anc decreases slowly afterwards. In this manuscript, we show that the dynamics of groundwater in an unconfined aquifer can account for these features. In the frame of the Dupuit-Boussinesq (shallow-water) approximation, the discharge increase rate ˙Q is a non-linear fonction of the rainfall rate R : ˙Q ∝ R 3/2. After the rain, two consecutive asymptotic regimes compose the drought flow. During the early drought flow, the discharge decreases as the inverse square root of time ( Q ∝ 1/ √ t(Polubarinova-Kochina (1962)). Later, the discharge decreases as the inverse square of time (Q ∝ 1/t 2(Boussinesq, 1903)). A laboratory aquifer (homogeneous and bidimensional) submitted to artificial rainfall confirms the existence of these asymptotic regimes. This simplified experimental setup generates a realistic flood signal, in the absence of surface runoff. Field observation in the catchment of the Quiock Creek, Guadeloiipe reveals a similar behaviour. The water table and the river discharge evolve simultaneously during rainfall, and conform to theory. Like in our laboratory experiment, this aquifer reacts non-linearly to forcing by rainfall. The river discharge from three other catchments (Plynlimon, Wales and Laval, France) confirms this non-linear reaction : ˙Q ∝ R n , with n > 1. The exponent, however, is different from 3/2. A preliminary laboratory experiment suggests that this breakdown of the Dupuit-Boussinesq theory is due to vertical groundwater flow

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

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

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Sempere, Torres Daniel. "Calcul de la lame ruisselée dans la modélisation pluie-débit : limitations des approches globales et introduction simplifiée de la topographie et de la variabilité spatiale des pluies : applications aux bassins versants du Gardon d'Anduze et du Réal Collobrier". Phd thesis, Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00694027.

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Ce mémoire étudie les processus de production de la Pluie Efficace dans les modélisations globales (qui considèrent le bassin versant comme une seule entité) de la relation pluie débit à l'aide de la méthode DPFT. S'appuyant sur un ensemble de crues, celle méthode permet d'identifier une Fonction de Transfert moyenne pour le bassin et un jeu de Pluies Efficaces propres à chaque crue. Celles-ci sont ensuite utilisées afin d'optimiser la Fonction de Production. Dans une première étape, nous avons utilisé trois modèles représentant les grandes familles de modèles globaux de Fonction de Production, et nous avons mesuré leurs performances et limitations sur les données de deux bassins versants : le Gardon d'Anduze et le Réal Collobrier. Les résultats obtenus ont montré la nécessité d'introduire des informations complémentaires à celles données par la lame moyenne de Pluie Brute. Dans une deuxième étape, nous avons introduit de façon simplifiée la topographie du bassin et la variabilité spatiale de la pluie à l'aide de la fonction de répartition d'un indice topographique et d'un indice de concentration de la pluie tombée, et sous l'hypothèse que ces deux aspects jouent un rôle de second ordre par rapport à la description fournie par un modèle global. Les résultats obtenus ont permis de proposer des améliorations des modèles pluie-débit globaux, susceptibles d'être utilisés dans un contexte de prévision de crues.

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Jebri, Beyrem. "Attribution et reconstruction du rôle de la variabilité interne et des forçages externes sur le climat passé récent et du dernier millénaire". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS162.

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Resumen

Nous avons d’abord étudié les rôles de la variabilité interne (telle que l’IPO) et des forçages externes dans le refroidissement régional dans la zone d’upwelling du Pérou-Chili et les mécanismes associés. Les résultats montrent que l’expansion de la cellule de Hadley dans l’hémisphère Sud en réponse aux forçages anthropiques est un résultat robuste dans nos grands ensembles d’attribution du modèle IPSL-CM5A et les observations et est responsable de l’intensification de l’upwelling depuis les années 80s. Celle-ci se traduit par une intensification des alizés et de l’upwelling le long des côtes Chiliennes et un approfondissement de la couche de mélange qui s’oppose régionalement au signal de réchauffement climatique dans le Pacifique Sud-Est. La fenêtre d’observation instrumentale restreinte limite néanmoins notre compréhension du rôle de la dynamique naturelle dans les changements observés. Nous proposons dans la seconde partie une méthode d’assimilation de données dans le modèle de l’IPSL permettant de reconstruire la variabilité naturelle passée. Ce type de méthode est confronté à un problème de dégénérescence associé à la résolution d’un problème de grande dimension avec un nombre de particules restreint. Pour lever ce verrou un filtre particulaire avec ré-échantillonnage est proposé, utilisant un émulateur statistique du modèle de l’IPSL (LIM) comme modèle d’intégration. La validation de cette nouvelle méthode baptisée SIR-LIM permet aujourd’hui d’envisager la reconstruction de la variabilité climatique des siècles passés par l’assimilation d’observations et de proxys dans les modèles de classe CMIP tout en préservant la cohérence physique le long de la simulation
Using large ensembles of IPSLCM5A model simulations, we first investigate the roles of internal variability (and in particular the IPO) and external forcing in driving recent Peru-Chile regional cooling. The simulations reproduce the relative cooling, in response to an externally-forced southerly wind anomaly, which strengthens the upwelling off Chile in recent decades. This southerly wind anomaly results from the expansion of the Southern Hemisphere Hadley Cell in response to increasing greenhouse gases and stratospheric ozone depletion since ~1980. An oceanic heat budget confirms that the wind-forced upwelling dominates the cooling near the coast while a wind-forced deepening of the mixed layer drives the offshore cooling, irrespectively of the IPO phase, hence indicating the preeminent role of external forcing. Constraining the climate sensitivity from observations remains however fraught with uncertainties due to the limited instrumental window of observation. In a second part, a data assimilation method is developed to reconstruct past natural variability relying on a particles filter using CMIP-class climate models. Such method is confronted with a problem of degeneracy associated with the resolution of a large problem with a limited number of particles. This issue has been resolved using a statistical emulator of the IPSL model (LIM) as an integration model in a particle filter with resampling. The validation of this new method, called SIR-LIM, allows the reconstruction of the climate variability of the past centuries by assimilating observations and proxy records into a CMIP-class coupled model while preserving the physical coherence along the simulation

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Fischer, Claude. "Etude des bandes précipitantes dans un front vérifiant le critère d'instabilité symétrique". Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30247.

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L'objectif de ce travail est d'expliquer les bandes nuageuses precipitantes observees pendant la campagne de mesures fronts 87 et d'evaluer la pertinence de l'instabilite symetrique pour les expliquer. Deux situations particulieres ont ete etudiees: les poi 2 et 7 (phase d'observation intensive). Dans la poi 2, il a ete possible de simuler l'instabilite symetrique humide dans un cadre bidimensionnel simplifie. Un cycle de vie complet a ete obtenu: il a mis en evidence un temps d'accroissement tres long (11 heures). Par consequent, l'interaction entre l'instabilite symetrique et le forcage de grande echelle a ete etudiee, ce qui n'avait jamais ete fait auparavant. Il apparait que l'action du forcage domine: l'ish est masquee soit par des declenchements convectifs, soit par la circulation ageostrophique de grande echelle. Ainsi, un resultat important de ce travail est que l'instabilite symetrique n'est pas un bon candidat pour expliquer les bandes precipitantes observees dans les fronts. Dans la poi 7, des simulations numeriques bidimensionnelles et tridimensionnelles ont ete effectuees. Ce travail a mis en evidence une bande precipitante post-frontale de type bande large de front froid. Sa formation a pu etre expliquee dans le cadre de la theorie de l'ajustement inertiel a une anomalie de moment pseudo-angulaire. Dans ce scenario, c'est la convection frontale qui injecte de l'air de moment faible en altitude, puis cet air subit un ajustement, sous la forme d'une ascendance oblique, qui le ramene dans un environnement de moment identique au sien. Ce processus d'ajustement explique bien les circulations a meso-echelle et la distribution du tourbillon potentiel equivalent

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Chamsi, Nizar. "Estimation des précipitations à partir de la réflectivité radar dans les systèmes convectifs tropicaux". Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30134.

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L'estimation des precipitations dans les systemes convectifs tropicaux d'apres la seule mesure du facteur de reflectivite radar est etudiee a partir d'un ensemble de donnees collectees en afrique sahelienne et equatoriale, dans le cadre du programme cooperatif epsat (etudes de precipitations par satellite). Ces donnees sont les mesures du radar numerise de niamey, d'un reseau de pluviographes couvrant un degre carre a l'est de niamey et des mesures de spectres granulometriques de gouttes de pluies. Il est montre que dans les pluies tropicales, les distributions de taille de gouttes sont compatibles avec le concept d'equilibre entre les processus de coalescence et de fractionnement. Ces distributions sont caracterisees par 5 pics dont la position et l'amplitude sont influencees par l'intensite de pluie r. L'expression analytique des distributions a l'equilibre est fonction du seul parametre r. Pour les pluies a l'equilibre, le facteur de reflectivite radar z et l'intensite sont lies par une fonction lineaire. Les precipitations tropicales peuvent etre decrites avec seulement deux relations applicables aux valeurs de z situees de part et d'autre du seuil d'equilibre. La methode consistant a estimer les pluies tropicales a partir de la seule mesure du facteur de reflectivite radar, en utilisant ces 2 relations, appliquee a un ensemble de cas d'observation de ligne de grain, donne de bons resultats

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Tenorio, Ricardo Sarmento. "Etude statistique de la distribution de taille des cellules de pluie : implications pour l'estimation des champs de précipitation par radar". Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30167.

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La grande variabilite de l'intensite et des caracteristiques structurales des precipitations est l'une des difficultes majeures rencontrees dans la parametrisation des champs de pluie. Notamment les distributions de tailles des cellules de pluie sont encore tres mal connues. L'objet principal de la presente etude est decrire et discuter la distribution statistique de la taille des cellules de pluie composant les systemes de precipitations tropicaux et des latitudes moyennes a partir d'une base des donnees radar numerisees, puis d'utiliser les resultats pour une estimation de pluie a l'aide d'une methode a seuil. Pour traiter les images radar, un logiciel de determination des contours des cellules pour differents taux de pluie a ete developpe. On montre que la distribution du nombre de cellules en fonction de la taille pour differents seuils de taux de pluie, peut etre representee par une relation de forme exponentielle. On trouve que la pente des distributions est peu dependante du seuil considere. On montre que la taille moyenne des cellules est peu dependante du seuil d'intensite. On observe aussi que 90% des cellules ont un diametre inferieur a 5 km. Enfin on presente une approche originale de l'estimation de l'intensite moyenne des pluies sur une aire a partir de l'observation de la distribution de tailles des cellules de pluie dans l'aire d'observation consideree. On montre en effet qu'il existe une relation analytique simple entre et les parametres de la distribution de taille des cellules. On suggere que cette relation peut conduire a une methode utilisable pour estimer les precipitations depuis une plate-forme spatiale

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Graff, Benjamin. "Prédétermination des débits de crue des petits bassins versants torrentiels". Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20201.

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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat". Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26565.

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Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu’elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l’occurrence et l’intensité de ces dernières risquent fort probablement de s’accroître. Par conséquent, le risque d’inondation pourrait vraisemblablement s’intensifier. Les impacts de l’évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d’inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infrajournalières et elles s’étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d’estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l’élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d’estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l’information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l’estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d’hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l’information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l’occurrence des champs de Markov gaussiens. L’application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d’estimation des quantiles en Amérique du Nord.

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Bouali, Lofti. "Prévisibilité et prévision statistico-dynamique des saisons des pluies associées à la mousson ouest africaine à partir d'ensembles multi-modèles". Dijon, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00413297.

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Wang, Tao. "Développement et évaluation du modèle de surface ORCHIDEE : apport pour la simulation des cycles de l'eau et du carbone aux hautes latitudes". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2011. http://www.theses.fr/2011VERS0045.

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Resumen

L’objectif de cette thèse est d'évaluer et de développer le modèle de surface ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). Dans la première partie, l’évaluation du modèle à différentes échelles est présentée à l’aide d’ une nouvelle méthodologie basée sur une analyse spectrale et des réseaux de neurones. Cette analyse nous a permis de mettre en évidence les erreurs systématiques du modèle, et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour les développements futurs ORCHIDEE. Dans une seconde étape, afin de mieux comprendre les effets de la neige sur les flux de carbone présents et futurs, différentes études ont été menées. Une analyse de la respiration des écosystèmes d'hiver a étéeffectuée, à l’aide de mesures de station de flux « eddy covariance ». Les résultats démontrent le rôle de la respiration d'hiver dans le bilan annuel de carbone, ainsi que les effets de la neige sur la respiration. L’objectif d’une troisième étape a été de développer un nouveau module de neige dans ORCHIDEE. Dans ce nouveau modèle, les processus internes de la neige (neige fondante par exemple / regel, infiltration de l'eau entre les couches de neige) sont pris en compte. Par ailleurs, une nouvelle paramétrisation de l’albédo des forêts a été testée. Ces développements ont été validés à l’échelle locale sur quelques sites instrumentés puis à l’aide de produits spatialisés sur les régions des hautes latitudes Nord. Des améliorations significatives ont été mises en évidence en termes de propriétés du couvert nival. Ce nouveau modèle va maintenant permettre de mieux comprendre et modéliser les cycles de l’eau et du carbone aux hautes latitudes dans de prochaines études
This thesis is to evaluate and develop a land surface model ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). In the first part, ORCHIDEE on multiple timescales is evaluated by a novel methodology linking Artificial Neural Networks to Singular System Analysis. The joint analysis of observations and simulations uncovers the characteristics of model bias at and across timescales in different plant function types and climate groups, which provide references for future ORCHIDEE developments. To have a throughout understanding of snow effects on present and future carbon fluxes, ORCHIDEE with a decent snow model should be developed. In the second part, a site-synthesis analysis of winter ecosystem respiration and its controls across eddy covariance sites in mid- and high-latitude regions has been conducted. The result corroborates the role of winter respiration in annual carbon budget, and snow effects on winter respiration could be indirectly observed by its insulating effect on soil. The standard ORCHIDEE snow model is a simple bucket model and has been shown to bias snow simulations. In the third part, internal snow processes (e. G. Snow melting/refreezing; water infiltration between snow layers) were thus developed in ORCHIDEE. Moreover, a new forest albedo parameterization was also implemented. In the third and final parts, this newly developed snow model has been validated based on both site and continental levels, and a significant improvement has been seen in terms of snow pack properties examined. This new snow model coupled with permafrost will be used to explore high-latitude water and carbon dynamics in the future

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Bernardes, Parracho Ana Claudia. "Etude de la tendance et de la variabilité de la vapeur d'eau atmosphérique à l'aide de modèles de climat et d'observations du réseau GNSS mondial". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066524.

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La vapeur d'eau est une composante clé du système climatique. Sa distribution et sa variabilité sont des sources d'incertitude dans les modèles climatiques. L'utilisation d'observations et des réanalyses des Contenus Intégrés en Vapeur d'Eau (CIVE) peut faciliter leur évaluation. Dans ce travail, des données CIVE-GPS retraitées du réseau mondial ont été utilisées pour la période 1995-2010. Afin d'évaluer les incertitudes et les inhomogénéités dans les séries GPS, une comparaison globale avec les données de réanalyse ERA-Interim a été faite. Un bon accord général a été trouvé sur les moyennes, la variabilité et les tendances ait été trouvé. Des interruptions et inhomogénéités ont été constatées dans les séries GPS, ainsi que les problèmes de représentativité dans les zones côtières et de topographie complexe. Dans ERA-Interim, des tendances trop fortes ont été constatées dans certaines régions. ERA-Interim a aussi été comparé avec d'autres réanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), et des différences ont été trouvées dans les tendances de les CIVE sur l'Afrique, l'Australie et l'Antarctique. Enfin, les jeux de données CIVE-GPS et CIVE-ERA-Interim ont été utilisés pour évaluer quatre configurations du modèle de circulation générale atmosphérique LMDZ avec deux physiques, libres et guidées avec les vents d'ERA-Interim. Il a été trouvé que la nouvelle physique est plus humide aux latitudes tropicales. Sans guidage, pour les deux physiques, le modèle présente des difficultés à reproduire les tendances et la variabilité obtenues par GPS et par ERA-Interim. Cela confirme l'importance de la dynamique à grande échelle pour les tendances et la variabilité des CIVE
Water vapour is a key component of the Earth’s climate system, and its distribution and variability are sources of uncertainty in climate models. The use of long-term integrated water vapour (IWV) observations and reanalyses can help in their assessment. This work pioneered the use of reprocessed GPS IWV data for 1995-2010, converted from estimates of Zenith Total Delay. The conversion was assessed, with the goal of producing a high quality long-term IWV data set. Due to uncertainties in the GPS observations and homogeneity concerns, a global comparison with ERA-Interim reanalysis data was made. Although a general good agreement in means, variability and trends was found, issues in both data sets were highlighted. In GPS, gaps and inhomogeneities in the time series were evidenced, as well as representativeness differences in coastal areas and regions of complex topography. In ERA-Interim, too strong trends in certain regions were found. ERA-Interim was also compared with other reanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), and differences were found in the IWV trends over Africa, Australia, and Antarctica. Finally, GPS and ERA-Interim IWV were used to assess four configurations of the LMDZ atmospheric general circulation model with two different physics and with or without nudging towards ERA-Interim wind fields. Impact of the model physics on the IWV mean was found, with the new physics being moister at tropical latitudes. Overall, the model free runs in both physics have difficulty reproducing the trends and variability observed in ERA-Interim and GPS. This is improved with the nudging, which confirms the importance of large-scale dynamics on IWV trends and variability

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

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

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Kebe, Cheikh Mouhamed Fadel. "Relation entre les intégrales spatio-temporelles de la couverture nuageuse et la pluie au sol aux latitudes tropicales : implications pour la mesure des précipitations depuis l'espace". Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30266.

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La variabilité des relations reliant d'une part l'intensité de pluie moyenne, , à l'aire intégrale spatio -temporelle de la pluie, (ATI)R, et d'autre part le volume de pluie cumulé, V, à l'intégrale spatio-temporelle de la couverture nuageuse, (ATI) TB, à la transition entre un climat aride et un climat équatorial est analysée. La zone d'étude, localisée dans la partie la plus à l'est des côtes sahéliennes, est caractérisée par deux forts gradients du cumul saisonnier du volume de pluie, l'un terre-mer et l'autre nord-sud. La zone d'étude est ainsi subdivisée en 4 sous-zones qui permettent l'analyse de la variabilité des coefficients linéaires des relations étudiées par rapport aux gradients terre-mer et nord-sud du cumul saisonnier de la précipitation. A partir d'une base de données de 6 années (1994-1999) collectées avec le radar météorologique de Dakar Yoff, nous montrons que le coefficient linéaire S(tR) reliant et F(tR) pour différents seuils tR d'intensité de pluie est reproductible pour les 4 sous-zones, en accord avec le caractère ergodique de la distribution de l'intensité de pluie observée dans la région. Ceci montre que S(tR) est indépendant des caractéristiques climatiques locales. Ce résultat est démontré aussi bien pour l'échantillon " Ligne de Grains " que pour les échantillons " Ligne de Convection " et " Région Stratiforme " pris séparément. On montre aussi que pour optimisation de la méthode, il faut se placer à des seuils d'intensité de pluie proches des moyennes climatiques des échantillons considérés. Avec les données infrarouges de Meteosat et le volume de pluie estimé par radar pour 23 évènements pluvieux obtenus en regroupant les données de 4 saisons de pluie (de 1996 à 1999), nous établissons la relation entre V et l'(ATI)TB à différents seuils de température de brillance radiométrique tTB. On montre que la variabilité du paramètre linéaire G(tTB) reliant V et l'(ATI)TB est minimale pour les seuils tTB situés entre 243 et 235K, avec un coefficient de variation (CV) de seulement 8%, c'est à dire presque constant pour les 4 sous-zones. Pour tTB égal à 235K, la valeur moyenne de G(tTB) dans les 4 sous-zones est de 3,02 mmh-1, presque exactement la valeur trouvée pour l'indice GPI durant l'expérience GATE. La stabilité de G(tTB) suggère que les processus dynamiques et microphysiques qui soutendent la relation entre la pluie et l'intégrale spatio-temporelle de la couverture nuageuse correspondante sont faiblement influencés pas les caractéristiques climatiques locales. Ces résultats montrent, en accord avec, les conclusions d'études antérieures l'efficacité de la méthode ATI pour la mesure des précipitations cumulées depuis l'espace.

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

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

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

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

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Fumière, Quentin. "Impact du changement climatique sur les précipitations extrêmes dans le sud-est de la France : apport des modèles résolvant la convection profonde". Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30239.

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Le pourtour méditerranéen, plus particulièrement le Sud-Est de la France, est affecté par des épisodes de pluies intenses pendant l'automne. Déterminer l'évolution future de ces événements est un enjeu scientifique et de société majeur. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à très haute résolution spatiale et aux échelles climatiques, la représentation passée et l'évolution future de ces événements de pluies intenses. L'approche utilisée est basée sur l'analyse des simulations d'une famille de modèles de climat régionaux à convection profonde explicite (cprcms, 2-3 km) et sur l'exploitation d'une nouvelle base de données d'observations des précipitations kilométrique et horaire : comephore.L'évaluation des cprcms met en évidence une forte valeur ajoutée des cprcms par rapport aux rcms (Regional Climate Models) à convection paramétrée (12,5 km) pour la représentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires. Cette valeur ajoutée est robuste à des changements de configurations de cnrm-arome (version, domaine et modèle forceur). Il est également montré que cette valeur ajoutée est vérifiée dans 4 autres paires cprcm/rcm issues du programme cordex fps-convection. L'étude des effets du changement climatique à la fin du 21 ème siècle dans un scénario à forte émission de gaz à effet de serre à partir de simulations de 10 ans des quatre cprcms ne permet pas d'obtenir une évolution significative des précipitations extrêmes même sur le signe du changement attendu. Il est très probable que la variabilité naturelle du climat domine la réponse future des précipitations extrêmes sur des périodes de 10 ans. En revanche, une simulation de scénario de 30 ans avec cnrm-arome selon le scénario rcp8.5 pour la fin du siècle suggère une augmentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires sur les Cévennes et plus particulièrement sur le Roussillon où l'augmentation des précipitations horaires pourrait dépasser les 15% par degré de réchauffement. Par ailleurs, il a été montré que les cprcms peuvent nettement modifier la réponse des pluies au changement climatique simulées par les rcms à résolution standard. A l'avenir, des simulations d'au moins 30 ans semblent nécessaires pour obtenir des résultats robustes dans les exercices internationaux multi-modèles. Ce travail constitue la première exploitation scientifique intensive du modèle arome en mode climat. Les résultats obtenus ouvrent de nombreuses possibilités pour son usage futur pour étudier le climat à très haute résolution et en particulier les événements extrêmes
The Mediterranean region and more particularly the South-East of France are affected by intense rainfall episodes during the autumn. Determining the future evolution of these events is a major scientific and societal challenge. The objective of this PhD thesis is to study at very high resolution and at climate scales the past representation and future evolution of these intense rainfall events. The approach here is based on the analysis of simulations of a family of explicit deep convection regional climate models (cprcms, 2-3 km) and on the exploitation of a new database of kilometric and hourly precipitation observations : comephore. The evaluation of the cprcms revealed a high added-value of explicit convection models compared with parameterized convection models (12.5 km) for the representation of daily and especially sub-daily extreme precipitation. The robustness of this added value has been showed to changes in cnrm-arome configurations (version, domain and model driving).The added value was also verified in 4 other rcm/cprcm pairs from the cordex fps-convection program. The study of precipitation changes based on 10-year simulations of the four cprcms did not provide a significant response of change in extreme precipitation. It is very natural climate variability is likely to dominate the future response of extreme precipitation over periods of 10 years, which implies that even at the end of the 21st century and in a scenario with high green house-gases emissions, it is likely that some decades will be wetter and others less so than decades of the current climate. It is therefore necessary to extend the simulations to increase the robustness of multi-model results. In addition, the 10-year change results with cnrm-arome are not representative of the changes over 30 years. The 30-year scenario simulation with cnrm-arome according to the rcp8.5 projection for the end of the century suggests an increase in extreme daily and especially hourly precipitation in the Cévennes and more particularly in Roussillon (+15% per degree of warming). In scenario mode, it was possible to show that cprcms can significantly change the rain response to climate change simulated by standard resolution rcms. This work is the first intensive scientific exploitation of the arome model in climate mode. The results obtained open up many possibilities for its future use to study climate at very high resolution and in particular extreme events

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Geoffroy, Olivier. "Modélisation LES des précipitations dans les nuages de couche limite et paramétrisation pour les modèles de circulation générale". Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30331.

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Les nuages de couche limite sont une composante importante du système climatique terrestre de part leur rôle dans le bilan radiatif planétaire, la circulation générale, le cycle de l'eau et leur sensibilité au forçage aérosol (premier et second effet indirect des aérosols). La précipitation est un des processus clé pilotant leur évolution, la transition entre les différents régimes, et est le principal processus mis en jeu dans le second effet indirect des aérosols. La rétroaction radiative des nuages ainsi que le forçage des aérosols constituent tout deux des incertitudes majeures dans les études de changements climatiques. L'objectif de cette étude est d'améliorer la représentation de la formation des précipitations dans les stratocumulus et plus particulièrement évaluer sa sensibilité au forçage des aérosols, à partir de simulations LES. Dans ce but, le modèle méso-NH a été couplé avec des paramétrisations bulk de la microphysique parmi les plus sophistiqués, basés sur le schéma bulk à deux moments de Khairoutdinov and Kogan (2000) (KK00).

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Thauvin, Valérie. "Etude de la répartition spatiale des précipitations en milieu sahélien à l'aide du réseau dense de pluviographes de l'expérience EPSAT-Niger : application à la détermination de la précision des moyennes surfaciques au pas de temps de l'évènement pluvieux". Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20220.

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La connaissance de la repartition spatiale et temporelle des precipitations dans les regions saheliennes est une demande exprimee par les etats concernes. Dans cette optique, la repartition spatiale des precipitations a l'echelle de la saison des pluies, puis de l'evenement pluvieux a ete etudiee. Les donnees utilisees proviennent d'un reseau dense de pluviographes implante au niger. La methode d'interpolation choisie est le krigeage. A l'echelle de la saison des pluies, l'analyse a montre une grande variabilite spatiale et temporelle. L'incidence sur le calcul des isohyetes et des pluies surfaciques en a ete deduite. L'influence de la densite de postes a egalement ete soulignee. Au pas de temps de l'evenement pluvieux, une classe d'evenements a ete definie et etudiee. Leur structure spatiale s'est revelee stable dans le temps. On a pu en deduire des abaques, donnant l'erreur d'estimation de la pluie surfacique en fonction de la densite du reseau et de la taille de la surface. Ces abaques permettront aux modelisateurs de connaitre la precision de leurs variables d'entree

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

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

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Bernardes, Parracho Ana Claudia. "Etude de la tendance et de la variabilité de la vapeur d'eau atmosphérique à l'aide de modèles de climat et d'observations du réseau GNSS mondial". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066524/document.

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La vapeur d'eau est une composante clé du système climatique. Sa distribution et sa variabilité sont des sources d'incertitude dans les modèles climatiques. L'utilisation d'observations et des réanalyses des Contenus Intégrés en Vapeur d'Eau (CIVE) peut faciliter leur évaluation. Dans ce travail, des données CIVE-GPS retraitées du réseau mondial ont été utilisées pour la période 1995-2010. Afin d'évaluer les incertitudes et les inhomogénéités dans les séries GPS, une comparaison globale avec les données de réanalyse ERA-Interim a été faite. Un bon accord général a été trouvé sur les moyennes, la variabilité et les tendances ait été trouvé. Des interruptions et inhomogénéités ont été constatées dans les séries GPS, ainsi que les problèmes de représentativité dans les zones côtières et de topographie complexe. Dans ERA-Interim, des tendances trop fortes ont été constatées dans certaines régions. ERA-Interim a aussi été comparé avec d'autres réanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), et des différences ont été trouvées dans les tendances de les CIVE sur l'Afrique, l'Australie et l'Antarctique. Enfin, les jeux de données CIVE-GPS et CIVE-ERA-Interim ont été utilisés pour évaluer quatre configurations du modèle de circulation générale atmosphérique LMDZ avec deux physiques, libres et guidées avec les vents d'ERA-Interim. Il a été trouvé que la nouvelle physique est plus humide aux latitudes tropicales. Sans guidage, pour les deux physiques, le modèle présente des difficultés à reproduire les tendances et la variabilité obtenues par GPS et par ERA-Interim. Cela confirme l'importance de la dynamique à grande échelle pour les tendances et la variabilité des CIVE
Water vapour is a key component of the Earth’s climate system, and its distribution and variability are sources of uncertainty in climate models. The use of long-term integrated water vapour (IWV) observations and reanalyses can help in their assessment. This work pioneered the use of reprocessed GPS IWV data for 1995-2010, converted from estimates of Zenith Total Delay. The conversion was assessed, with the goal of producing a high quality long-term IWV data set. Due to uncertainties in the GPS observations and homogeneity concerns, a global comparison with ERA-Interim reanalysis data was made. Although a general good agreement in means, variability and trends was found, issues in both data sets were highlighted. In GPS, gaps and inhomogeneities in the time series were evidenced, as well as representativeness differences in coastal areas and regions of complex topography. In ERA-Interim, too strong trends in certain regions were found. ERA-Interim was also compared with other reanalyses (MERRA-2, ERA-20C, 20CR), and differences were found in the IWV trends over Africa, Australia, and Antarctica. Finally, GPS and ERA-Interim IWV were used to assess four configurations of the LMDZ atmospheric general circulation model with two different physics and with or without nudging towards ERA-Interim wind fields. Impact of the model physics on the IWV mean was found, with the new physics being moister at tropical latitudes. Overall, the model free runs in both physics have difficulty reproducing the trends and variability observed in ERA-Interim and GPS. This is improved with the nudging, which confirms the importance of large-scale dynamics on IWV trends and variability

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Gential, Luc. "Modélisation du bilan de masse en surface de la calotte glaciaire antarctique". Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00189139.

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Le bilan de masse en surface (noté BMS ; l'accumulation de neige diminuée de l'ablation) de la calotte glaciaire antarctique est sensible aux paramètres climatiques et contribue directement aux variations du niveau moyen des mers. Il est donc important, dans le cadre de la prévision du changement climatique, de développer des outils capables de simuler les processus physiques régissant le bilan de masse en surface antarctique. L'approche développée dans cette thèse consiste à utiliser une cascade de modèles atmosphériques allant de la grande échelle vers l'échelle locale. Ainsi, un modèle climatique régional (Modèle atmosphérique régional, MAR), forcé par des réanalyses du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT), fournit à un modèle diagnostique de désagrégation physique des précipitations les champs météorologiques nécessaires calculés à l'échelle régionale (typiquement, de résolution 40 km). Dans un premier temps, il est montré que le bilan de masse en surface généré par le MAR est conforme aux observations dans la plupart des régions. Toutefois, le ruissellement est surestimé ; ce problème disparaît en introduisant une dépendance de l'albédo avec la distance zénithale de l'astre solaire. Dans un second temps, il est montré que malgré la relative simplicité des paramétrisations physiques du désagrégateur, la connaissance du relief de fine échelle (de résolution 5 km) permet d'améliorer la variabilité spatiale de la précipitation, et, par conséquent, du BMS, sur les régions côtières de l'Antarctique. La validation est menée à l'aide, notamment, de mesures de hauteurs de neige délivrées par des stations météorologiques automatiques. Sur le site côtier de Law Dome, le gradient d'accumulation nette est davantage dû au forage orographique subi par la précipitation qu'au processus de chasse-neige. Le modèle de désagrégation sous-estime fortement la précipitation sur le plateau Antarctique, où les nuages stratosphériques polaires associés au refroidissement radiatif pourraient jouer un rôle dans la génération de la précipitation pendant la nuit polaire.

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Gential, Luc. "Modélisation du bilan de masse en surface de la calotte glaciaire antarctique". Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10092.

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Le bilan de masse en surface (noté BMS ; l'accumulation de neige diminuée de l'ablation) de la calotte glaciaire antarctique est sensible aux paramètres climatiques et contribue directement aux variations du niveau moyen des mers. Il est donc important, dans le cadre de la prévision du changement climatique, de développer des outils capables de simuler les processus physiques régissant le bilan de masse en surface antarctique. L'approche développée dans cette thèse consiste à utiliser une cascade de modèles atmosphériques allant de la grande échelle vers l'échelle locale. Ainsi, un modèle climatique régional (Modèle atmosphérique régional, MAR), forcé par des réanalyses du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT), fournit à un modèle diagnostique de désagrégation physique des précipitations les champs météorologiques nécessaires calculés à l'échelle régionale (typiquement, de résolution 40 km). Dans un premier temps, il est montré que le bilan de masse en surface généré par le MAR est conforme aux observations dans la plupart des régions. Toutefois, le ruissellement est surestimé ; ce problème disparaît en introduisant une dépendance de l'albédo avec la distance zénithale de l'astre solaire. Dans un second temps, il est montré que malgré la relative simplicité des paramétrisations physiques du désagrégateur, la connaissance du relief de fine échelle (de résolution 5 km) permet d'améliorer la variabilité spatiale de la précipitation, et, par conséquent, du BMS, sur les régions côtières de l'Antarctique. La validation est menée à l'aide, notamment, de mesures de hauteurs de neige délivrées par des stations météorologiques automatiques. Sur le site côtier de Law Dome, le gradient d'accumulation nette est davantage dû au forage orographique subi par la précipitation qu'au processus de chasse-neige. Le modèle de désagrégation sous-estime fortement la précipitation sur le plateau Antarctique, où les nuages stratosphériques polaires associés au refroidissement radiatif pourraient jouer un rôle dans la génération de la précipitation pendant la nuit polaire
The Antarctic ice sheet surface mass balance (SMB, snow accumulation minus ablation) is sensitive to climate parameters and directly contributes to global mean sea level variations. Therefore, in the perspective of climate change, it is useful to develop tools that can simulate the physical processes involved in the Antarctic surface mass balance. The approach developed in this thesis consists in using a cascade of atmospheric models from large scale to local scale. Thus, a regional climate model (Modèle atmosphérique régional, hereinafter referred to as MAR), forced by European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis, provides a diagnostic physical-based rain- and snowfall disaggregation model with meteorological fields at the regional scale (typically 40-km resolution). In a first part, it is shown that the SMB calculated by MAR is in good agreement with observations in most regions. Nonetheless, runoff appears to be overestimated; the problem vanishes when introducing a dependency of albedo with solar zenithal distance. In a second part, it is shown that although the parameterizations invoked in the disaggregation model are fairly simple, the knowledge of small-scale topography (5-km resolution) is efficiently used to improve the spatial variability of precipitation - and therefore SMB - over coastal regions of Antarctica. Model validation is carried out with the help of snow height measurements provided by automatic weather stations. Over the coastal place of Law Dome, the net accumulation gradient is mostly due to orographic forcing of precipitation (rather than blowing snow). The disaggregation model dramatically underestimates precipitation over the Antarctic Plateau, where polar stratospheric clouds associated with radiative cooling could play a role in the formation of precipitation during the polar night

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Dezetter, Alain. "Modélisation globale de la relation pluie débit : application en zone de savanes soudanaises (Nord-Ouest de la Côte-d'Ivoire)". Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20173.

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Trois modeles globaux de relation pluie debit (creg, gr3 et modglo) sont utilises en zone de savanes soudanaises dans le nord-ouest de la cote d'ivoire, dans un but de prevision des apports decadaires et de gestion des ressources en eau. Apres la selection d'un critere numerique de calage et la mise au point d'un module d'evaluation comparative des hydrogrammes, les trois modeles sont cales pour 91 stations-annees reparties en 20 bassins versants de 120 a 4700 km#2. L'analyse de ces calages conduit a la mise au point d'equations de predetermination des parametres incluant des parametres d'occupation du sol (% de cultures). Ces equations, une fois testees et validees, permettent d'envisager l'utilisation de ces modeles pour des bassins versants non jauges afin de fournir des hydrogrammes decadaires de precision acceptable pour des amenageurs et des gestionnaires de projets a vocation agricole

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Delaygue, Gilles. "Relations entre surface océanique et composition isotopique des précipitations antarctiques : simulation pour différents climats". Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002821.

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L'interaction entre la température des océans et la teneur isotopique des précipitations antarctiques est étudiée à l'aide d'un modèle de circulation générale atmosphérique, en distinguant différentes sources des précipitations. La contribution de ces sources est estimée pour des conditions climatiques modernes et glaciaires, il y a 21000 ans. Les variations entre ces climats résultent du refroidissement de l'océan et du renforcement du gradient méridien de température. Différentes reconstructions des températures tropicales glaciaires, mal connues, montrent leur forte influence sur la contribution des sources. Pour les latitudes polaires, la teneur isotopique des précipitations issues de chaque source est reliée à la température de la source et à sa distance au lieu de précipitation. Contrairement à l'idée développée par Boyle (1997), un refroidissement glaciaire généralisé des sources n'est pas susceptible de biaiser l'interprétation classique des isotopes en paléotempérature, car il est compensé dans nos simulations par une plus forte contribution des sources chaudes. La distribution de l'oxygène 18 dans l'océan est simulée à l'aide d'un modèle de circulation générale océanique, en prescrivant des flux isotopiques issus du modèle atmosphérique. Ces mêmes flux servent à simuler une 'salinité' passive, cohérente avec l'oxygène 18. Les différentes caractéristiques ainsi que la corrélation spatiale entre ces 2 traceurs, salinité et isotope, sont correctement reproduites. La modélisation permet d'étudier la sensibilité de leur relation aux flux de surface, et notamment à l'écoulement continental. L'effet du mélange océanique horizontal est apprécié par comparaison avec un modèle en boite. L'impact des conditions (température et humidité) et de la teneur isotopique de la surface océanique sur l'excès en deutérium des précipitations antarctiques est aussi évalué.

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Jeannin, Nicolas. "Modélisation spatio-temporelle des champs de précipitation et des couverts nuageux associés : applications à la propagation terre-espace". Toulouse, ISAE, 2008. http://www.theses.fr/2008ESAE0012.

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Ce manuscrit réunit les résultats d'études consacrées à la modélisation spatio-temporelle des affaiblissements de propagation dans la troposphere. La modélisation de ces affaiblissements est utile pour l'optimisation et le dimensionnement des dispositifs adaptatifs de gestion de la ressource des satellites de télécommunication opérant en bande Ka ou Q/V. Ce manuscrit est organisé autour de cinq articles de revues. Les deux premières contributions sont dédiées à la modélisation des distributions statistiques de contenus troposphériques en vapeur d'eau et en eau liquide à partir respectivement de mesures radiométriques et de bases de données climatiques. La troisième étude touche à l'évaluation des performances d'un système utilisant la diversité de site à partir de données de radar météorologique ; une étude de l'advection des champs précipitations et de son paramétrage par des sorties de modèles de prévision météorologique est également entreprise. Le quatrième article vise à établir une expression analytique de la distribution de la fraction d'une zone, d'une taille comparable à celle d'un faisceau satellite, affectée par la pluie ; ce modèle est établi en assimilant les champs de précipitations à des champs aléatoires. Le formalisme des champs aléatoires est repris dans le cinquième article qui propose une modélisation spatio-temporelle des champs de précipitations et des atténuations sous-jacentes à hautes résolutions et à l'échelle d'une couverture satellite continentale.

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Cernesson, Flavie. "Modèle simple de prédétermination des crues de fréquences courante à rare sur de petits bassins versants méditerranéens". Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20018.

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L'objectif de cette etude est de proposer a l'amenageur un outil susceptible de generer des scenarios de crues vraisemblables afin de simuler les risques courus par l'ouvrage projete. On vise a appliquer cette methode sur des petits bassins cristallins mediterraneens. La methode developpee au cours de ce travail est basee sur la simulation de hyetogrammes horaires sur une longue periode (mille ans, par exemple) puis sur la transformation de la pluie en debit grace a un modele pluie-debit a trois parametres. Nous sortons du cadre traditionnel, qui affecte la meme recurrence a l'ensemble des parametres descriptifs d'une crue de projet (debit de pointe et volume), en presentant une collection d'hydrogrammes qui serviront de base de calcul des amenagements: influence des champs d'inondation, laminage dans une retenue. . . Les resultats obtenus apres simulation du fonctionnement de l'amenagement, peuvent alors etre exploites de facon frequentielle. Les premiers resultats de l'extension de la methode qui consiste en la regionalisation des parametres des modeles sont encourageants

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Chen, Sheng. "Stochastic simulation of near-surface atmospheric forcings for distributed hydrology". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU005/document.

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Ce travail de thèse propose de nouveaux concepts et outils pour des activités de simulation stochastique du temps ciblant les besoins spécifiques de l'hydrologie. Nous avons utilisé une zone climatique contrastée dans le sud-est de la France, les Cévennes-Vivarais, qui est très attractive pour les aléas hydrologiques et les changements climatiques.Notre point de vue est que les caractéristiques physiques (humidité du sol, débit) liées aux préoccupations quotidiennes sont directement liées à la variabilité atmosphérique à l'échelle des bassins. Pour la modélisation de multi-variable, la covariabilité avec les précipitations est d'abord considérée.La première étape du thèse est dédiée à la prise en compte de l'hétérogénéité de la précipitation au sein du simulateur de pluie SAMPO [Leblois et Creutin, 2013]. Nous regroupons les pas de temps dans les types de pluie qui sont organisés dans le temps. Deux approches sont testées pour la simulation: un modèle semi-markovienne et un modèle de ré-échantillonnage pour la séquence des types de pluie historiques. Grâce au regroupement, toutes sortes de précipitations sont desservies par un type de pluie spécifique. Dans une zone plus vaste, où l'hypothèse d'homogénéité climatique n'est plus valide, une coordination doit être introduite entre les séquences de types de pluie sur les sous-zones délimitées, en formant à plus grande échelle.Nous avons d'abord étudié une coordination de modèle de Markov, en appliquant des durées de séjour observées par un algorithme glouton. Cet approche respecte les accumulations de longue durée et la variabilité interannuelle, mais les valeurs extrêmes de précipitation sont trop faibles. En revanche, le ré-échantillonnage est plus facile à mettre en œuvre et donne un comportement satisfaisant pour la variabilité à court terme. Cependant, il manque une variabilité inter-annuelle. Les deux accès souffrent de la délimitation stricte des zones homogènes et des types de précipitations homogènes.Pour ces raisons, une approche complètement différente est également envisagée, où les pluies totales sont modélisées conjointement en utilisant la copule, puis désagrégés sur la petite échelle en utilisant une simulation conditionnelle géostatistique.Enfin, la technique de la copule est utilisée pour relier les autres variables météorologiques (température, rayonnement solaire, humidité, vitesse du vent) aux précipitations. Puisque la modélisation multivariée vise à être pilotée par la simulation des précipitations, la copule doit être exécutée en mode conditionnel. La boîte à outils réalisée a déjà été utilisée dans des explorations scientifiques, elle est maintenant disponible pour tester aux applications réelles. En tant qu'approche pilotée par les données, elle est également adaptable à d'autres conditions climatiques
This PhD work proposes new concepts and tools for stochastic weather simulation activities targeting the specific needs of hydrology. We used, as a demonstration, a climatically contrasted area in the South-East of France, Cévennes-Vivarais, which is highly attractive to hydrological hazards and climate change.Our perspective is that physical features (soil moisture, discharge) relevant to everyday concerns (water resources assessment and/or hydrological hazard) are directly linked to the atmospheric variability at the basins scale, meaning firstly that relevant time and space scales ranges must be respected in the rainfall simulation technique. Since hydrological purposes are the target, other near-surface variates must be also considered. They may exhibit a less striking variability, but it does exist. To build the multi-variable modeling, co-variability with rainfall is first considered.The first step of the PhD work is dedicated to take into account the heterogeneity of the precipitation within the rainfall simulator SAMPO [Leblois and Creutin, 2013]. We cluster time steps into rainfall types organized in time. Two approaches are tested for simulation: a semi-Markov simulation and a resampling of the historical rainfall types sequence. Thanks to clustering, all kind of rainfall is served by some specific rainfall type. In a larger area, where the assumption of climatic homogeneity is not considered valid, a coordination must be introduced between the rainfall type sequences over delineated sub-areas, forming rainy patterns at the larger scale.We first investigated a coordination of Markov models, enforcing observed lengths-of-stay by a greedy algorithm. This approach respects long duration aggregates and inter-annual variability, but the high values of rainfall are too low. As contrast, the joint resampling of historically observed sequences is easier to implement and gives a satisfactory behavior for short term variability. However it lacks inter-annual variability.Both approaches suffer from the strict delineation of homogeneous zones and homogeneous rainfall types.For these reasons, a completely different approach is also considered, where the areal rainfall totals are jointly modeled using a spatio-temporal copula approach, then disaggregated to the user grid using a non-deterministic, geostatistically-based conditional simulation technique. In the copula approach, the well-known problem of rainfall having atom at zero is handled in replacing historical rainfall by an appropriated atmospheric based rainfall index having a continuous distribution. Simulated values of this index can be turned to rainfall by quantile-quantile mapping.Finally, the copula technique is used to link other meteorological variables (i.e. temperature, solar radiation, humidity, wind speed) to rainfall. Since the multivariate simulation aims to be driven by the rainfall simulation, the copula needs to be run in conditional mode. The achieved toolbox has already been used in scientific explorations, it is now available for testing in real-size application. As a data-driven approach, it is also adaptable to other climatic conditions. The presence of atmospheric precursors a large scale values in some key steps may enable the simulation tools to be converted into a climate simulation disaggregation

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Djerboua, Abdelatif. "Prédétermination des pluies et crues extrêmes dans les Alpes franco-italiennes : prévision quantitative des pluies journalières par la méthode des analogues". Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0030.

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Le but de ce travail, en première partie est de construire un atlas expérimental des précipitations extrêmes à pas de temps de 1 à 24 heures dans les Alpes franco-italiennes (Alpes françaises, le Piémont, la Ligurie). Les caractéristiques statistiques des précipitations extrêmes sont déterminées en ajustant soit une loi de Gumbel, soit par l’utilisation d’une méthode appelée TCEV, basée sur la régionalisation des paramètres statistiques de la loi. Ensuite, différentes méthodes d’interpolation spatiale (krigeage, régression multiple,…) sont utilisées. Ensuite, on compare, sur deux bassins versants proches des méthodes de calcul de prédétermination des crues, dont l’une utilise les méthodes sur les pluies (méthode du GRADEX), et l’autre méthode italienne VAPI utilise l’information donnée par les débits. Enfin, on présente une méthode de prévision quantitative des précipitations journalières (méthode des Analogues). Cette méthode a été appliquée en temps réel

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Froidurot, Stéphanie. "Approche multi-échelle pour l'évaluation de la pluie dans les modèles climatiques régionaux.Etude dans le sud-est de la France". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU017/document.

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Sur le bassin méditerranéen, les projections climatiques pour la fin du siècle indiquent un assèchement des étés accompagné d'une intensification des précipitations.Dans ce contexte, la caractérisation de la pluviométrie de la région est nécessaire pour appréhender son évolution future.Les modèles climatiques régionaux (RCM) sont des outils essentiels pour la compréhension du climat régional et pour la projection de son évolution.L'objectif de cette thèse est alors de caractériser et d'évaluer la pluie simulée par les RCM dans le sud-est de la France, typique des régions méditerranéennes côtières.La description de la pluie observée aux mêmes échelles que les RCM en est un préalable.La pluie observée et simulée est caractérisée en termes de valeurs et de structure spatiale et temporelle de l'occurrence et de l'intensité.Les liens entre ces caractéristiques et les processus physiques sous-jacents sont explorés grâce à une analyse par type de temps.Dans les modèles, le volume annuel total d'eau apporté par la pluie sur l'ensemble de la région d'étude est proche des valeurs observées.Ce volume n'est toutefois pas réparti également dans le temps et dans l'espace dans les observations et dans les simulations.Parmi les multiples caractéristiques de la pluie observée et simulée, cette étude souligne l'influence des forçages du relief et des processus liés au cycle diurne de l'énergie solaire à la fois sur le déclenchement et sur l'intensité des précipitations.Ainsi, la pluie se produit préférentiellement en fin d'après-midi, en lien avec le chauffage diurne de la surface.Cependant, dans les modèles, le maximum d'occurrence est plus précoce que dans les observations, ce qui suggère une réponse trop rapide du schéma de convection au cycle diurne des flux de surface, liée à l'absence de la phase de transition entre la convection peu profonde et la convection profonde dans la majorité des schémas.Par ailleurs, au sein du domaine d'étude, l'influence du relief sur les caractéristiques de la pluie est plus marquée pour les Cévennes que pour les Préalpes.Les RCM reproduisent cette influence du relief sur les caractéristiques de pluie.Toutefois, les contrastes entre plaines et reliefs sont plus accentués dans les modèles que dans les observations, notamment lorsque le forçage de grande échelle est faible et la convection dominante dans la région d'étude.L'accentuation du contraste entre plaine et montagne dans les modèles semble donc provenir d'une trop grande sensibilité des schémas de convection au relief qui favorise la convergence et l'instabilité de la masse d'air
Climate projections for the end of the century indicate drier summers and more intense precipitation in the Mediterranean.In this respect, the characterization of rainfall in the region is necessary to understand its future changes.Regional climate models (RCM) are essential tools to understand the regional climate and to project its future evolution.This thesis aims at characterizing and evaluating rainfall simulated by RCM in Southeast France, typical of the mediterranean coastal regions.The description of observed rainfall at the same scales as RCM is a prerequisite.Observed and simulated rainfall is described in terms of values and spatial and temporal structure of occurrence and intensity.Weather types are used to explore the relation between rainfall features and the underlying physical processes.In the RCM, the annual total volume of water precipitated over the study region is closed to the observed values.However, this total volume is not distributed the same in space and time in the RCM simulations and in the observations.Among the multiple facets of the rainfall climatology, this study highlights the influence of the relief and of the solar cycle both in the triggering and in the intensity of rain.Rain appears to occur preferentially in the late afternoon, in connection with the daytime heating of the surface.However, the maximum of rain occurrence simulated by the RCM is earlier than in the observations, suggesting a too quick response of the convection scheme to the diurnal cycle of surface fluxes, in relation to the absence of transition between shallow and deep convection in most schemes.Besides, within the study region, the orographic forcing appears to be quite different for the two ranges of the domain and is much more pronounced over the Cévennes.The RCM reproduce the influence of the topography on rainfall features.Yet, the contrast between plains and mountains is more pronounced in the models than in the observations, especially when the large-scale forcing is weak and the convection is prevailing in the study area.The contrast accentuation between plain and relief in the models seems to be due to a too high sensitivity of the convection schemes to the air mass convergence and instability favored by the relief

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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU032/document.

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Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu'elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l'occurrence et l'intensité de ces dernières risquent fort probablement de s'accroître. Par conséquent, le risque d'inondation pourrait vraisemblablement s'intensifier. Les impacts de l'évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d'inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infra-journalières et elles s'étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d'estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l'élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d'estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l'information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l'estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d'hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l'information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l'occurrence des champs de Markov gaussiens. L'application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d'estimation des quantiles en Amérique du Nord
Precipitation extremes plays a major role in flooding events and their occurrence as well as their intensity are expected to increase. It is therefore important to anticipate the impacts of such an increase to ensure the public safety and the infrastructure sustainability. Since climate models are the only tools for providing quantitative projections of precipitation, flood risk management for the future climate may be based on their simulations. Most of the time, the Extreme value theory is used to estimate the extreme precipitations from a climate simulation, such as the T-year return levels. The variance of the estimations are generally large notably because the sample size of the maxima series are short. Such variance could have a significant impact for flood risk management. It is therefore relevant to reduce the estimation variance of simulated return levels. For this purpose, the aim of this paper is to develop a non-stationary and regional statistical model especially suited for climate models that estimates precipitation extremes. At first, the non-stationarity is removed by a preprocessing approach. Thereafter, the spatial correlation is modeled by a Bayesian hierarchical model including an intrinsic Gaussian Markov random field. The model has been used to estimate the 100-year return levels over North America from a simulation by the Canadian Regional Climate Model. The results show a large estimation variance reduction when using the regional model

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Dilmi, Mohamed Djallel. "Méthodes de classification des séries temporelles : application à un réseau de pluviomètres". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS087.pdf.

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La question de l’impact du changement climatique sur l’évolution temporelle des précipitations ainsi que l’impact de l’ilot de chaleur parisien sur la répartition spatiale des précipitations motivent l’étude de la variabilité du cycle de l’eau à fine échelle en Île-de-France. Une façon d'analyser cette variabilité en utilisant les données d'un réseau de pluviomètres est d'effectuer une classification sur les séries temporelles mesurées par le réseau. Dans cette thèse, nous avons exploré deux approches pour la classification des séries temporelles : pour la première approche basée sur la description des séries par des caractéristiques, un algorithme de sélection des caractéristiques basé sur les algorithmes génétiques et les cartes topologiques a été proposé. Pour la deuxième approche basée sur la comparaison de formes, une mesure de dissimilarité (Itérative downscaling time warping) a été développée pour comparer deux séries temporelles. Ensuite les limites des deux approches ont été discutées et suivies d'une mise en place d'une approche mixte qui combine les avantages de chaque approche. L’approche a d’abord été appliquée à l’évaluation de la variabilité spatiale des précipitations. Pour l’évaluation de la variabilité temporelle des précipitations, une classification des événements de précipitation observés par une station a été réalisée puis étendue sur l’ensemble du réseau pluviométrique. L’application sur la série historique de Paris-Montsouris (1873-2015) permet de discriminer automatiquement les années « remarquables » d’un point de vue météorologique
The impact of climat change on the temporal evolution of precipitation as well as the impact of the Parisian heat island on the spatial distribution of précipitation motivate studying the varaibility of the water cycle on a small scale on île-de-france. one way to analyse this varaibility using the data from a rain gauge network is to perform a clustring on time series measured by this network. In this thesis, we have explored two approaches for time series clustring : for the first approach based on the description of series by characteristics, an algorithm for selecting characteristics based on genetic algorithms and topological maps has been proposed. for the second approach based on shape comparaison, a measure of dissimilarity (iterative downscaling time warping) was developed to compare two rainfall time series. Then the limits of the two approaches were discuddes followed by a proposition of a mixed approach that combine the advantages of each approach. The approach was first applied to the evaluation of spatial variability of precipitation on île-de-france. For the evaluation of the temporal variability of the precpitation, a clustring on the precipitation events observed by a station was carried out then extended on the whole rain gauge network. The application on the historical series of Paris-Montsouris (1873-2015) makes it possible to automatically discriminate "remarkable" years from a meteorological point of view

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Roquelaure, Stevie. "Prévision d'ensemble locale des brouillards et nuages bas à l'aéroport International de Roissy Charles De Gaulle". Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/101/.

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Un système de prévision d'ensemble locale (LEPS-Local Ensemble Prediction System) ciblant la prévision des brouillards et nuages bas sur l'aéroport international de Paris Charles de Gaulle a été développé pour la prévision courte échéance du risque d'occurrence de conditions LVP (Low visibility Procedure - visibilité < 600m et/ou plafond < 60m). Les sources d'incertitudes sur les entrées du modèle numérique COBEL-ISBA ont été identifiées sur les conditions initiales et sur les forçages de mésoéchelle. Une calibration bayesienne (BMA-Bayesian Model Averaging) a été appliquée sur l'ensemble afin d'améliorer la fiabilité du système. La validation de LEPS montre que ce système probabiliste fournit des prévisions fiables de courte échéance du risque d'occurrence de conditions LVP sur l'aéroport de Paris Charles de Gaulle. Si bien que LEPS ouvre des perspectives intéressantes pour la planification des vols, la sécurité et la gestion de la plate-forme aéroportuaire
A Local Ensemble Prediction System (LEPS) designed for fog and low clouds short range prediction at Paris Charles de Gaulle airport is developed for providing short range likelihood of LVP (Low Visibility Procedure - visibility < 600m and/or ceiling < 60m) conditions over the airport. LEPS relies on the local operational deterministic prediction scheme COBEL-ISBA of LVP conditions used at Charles de Gaulle airport. The sources of uncertainty on COBEL-ISBA inputs have been identified for both the initial conditions and the mesoscale. A Bayesian Model Averaging (BMA) calibration has been applied to improve the raw ensemble reliability. LEPS validation shows that this probabilistic system provides reliable short range forecast of the likelihood of LVP conditions over Charles de Gaulle airport. As a consequence, LEPS open up interesting perspectives for flight scheduling and the airport safety and management

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Peter, Anne-Charlotte. "Variabilité de la température de la couche de mélange océanique en Atlantique équatorial aux échelles saisonnières à interannuelles, à l'aide de simulations numériques". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157983.

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L'objectif de cette thèse est l'étude de la variabilité de la température de la couche de mélange océanique dans l'Atlantique équatorial, à l'aide de simulations numériques.
Les résultats obtenus montrent la prédominance des processus verticaux et des ondes tropicales d'instabilité (<35jours, ~500km) pour expliquer la variabilité de la température de la couche de surface à l'échelle annuelle.
L'étude d'évènements interannuels a permis de distinguer deux processus distincts responsables de la variabilité interannuelle de la température de surface : l'un dynamique et distant crée par les anomalies de vent dans l'ouest du bassin et agissant par l'intermédiaire de la propagation d'ondes de Kelvin équatoriales et le second, thermodynamique et local à l'échelle du Golfe de Guinée, créé par les anomalies interannuelles de flux de chaleur.

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Moreau, Melanie. "Variabilité climatique centre/est Pacifique au cours du dernier millénaire reconstruite à partir d’analyses géochimiques sur des coraux massifs". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0213/document.

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L’océan Pacifique est le siège de variabilités climatiques interannuel et multi-décennale, El Niño Southern Oscillation (ENSO) et la Pacific Decadal Oscillation (PDO), dont les répercussions (via des téléconnections) peuvent être mondiales. Des impacts importants sur les populations, les activités socio-économiques et sur l’environnement ont été attribuées à ENSO. Il est alors primordial d’améliorer notre compréhension de la dynamique Pacifique et notamment du phénomène ENSO ainsique son évolution sous l’effet du changement climatique.Les mesures géochimiques (Sr/Ca et 818O) réalisées sur les coraux constituent des enregistrements paléoclimatiques de choix pour l’étude de l’évolution d’ENSO et sont essentielles pour mettre en perspective la dynamique actuelle du climat par rapport à sa dynamique passée. Après avoir évaluer la robustesse du paléothermomètre géochimique corallien (Sr/Ca), cette thèse a permis la reconstruction de température de surface océanique (SST) à partir de coraux de l’atoll de Clipperton (Pacifique tropical Est) et de l’archipel des Marquises (Pacifique tropical centre) couvrantplusieurs parties du dernier millénaire. Nos résultats suggèrent que la structure spatiale d’ENSO étaitplutôt stable au cours des deux derniers siècles, montrant majoritairement une structure de type ENSOcanonique (Est Pacifique) par opposition à l’ENSO Modoki (centre Pacifique). Bien qu’encore débattue, cette structure spatiale pourrait avoir évoluée très récemment, en liaison avec le changement climatique global (et cela pourrait continuer dans le futur). A l’échelle décennale, nos deux zones d’étude (centre et Est Pacifique) sont influencées par la PDO.Les résultats de cette thèse tendent également à suggérer que l’activité d’ENSO actuelle (sous l’effet du forçage anthropique) n’est pas atypique à l’échelle du dernier millénaire. En effet, son intensité et sa fréquence étaient plus fortes au début du petit âge glaciaire (LIA, 16ème siècle). La comparaison deces résultats avec un ensemble de simulations climatiques (PMIP3) montre que la variabilité ENSO estbien reproduite par ces modèles climatiques mais qu’ils échouent à reproduire correctement l’état moyen des températures du Pacifique
The Pacific Ocean is the place of interannual and multi-decadal climate variabilities, namely the El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). There can have globals impacts via teleconnections. Major impacts on populations, economic and environmental activitieshave been attributed to ENSO. It is therefore essential to improve our understanding of the Pacificdynamic, particularly ENSO activity and its evolution under recent climate change.Geochemical measurements (Sr/Ca and 818O) performed on corals are relevant paleoclimatic records for studying the evolution of ENSO and are essential to put into perspective the current climatedynamic in comparison to past climate.After an evaluation of the robustness of the coral geochemical paleothermometer (Sr/Ca), we present the reconstruction of sea surface temperature (SST) from Eastern tropical Pacific coral (Clippertonatoll) and central tropical Pacific coral (Marquesas archipelago) covering several parts of the last millennium. Our results suggest that ENSO spatial pattern was relatively stable over the past two centuries, mainly indicating an eastern Pacific ENSO pattern (canonical) in comparison to the centralPacific ENSO (Modoki). Although still debated, this spatial pattern could have recently changed dueto global climate change (and this could continue in the future). At the decadal timescale, both studiedareas (central and eastern Pacific) are influenced by the PDO.The results of this Phd thesis also suggest that the present day ENSO activity (under the influence ofanthropogenic forcing) is not atypical throughout the last millennium. The intensity and frequency of ENSO were stronger in the early Little Ice Age (LIA, 16th century). These results are compared withan ensemble of climate simulations (PMIP3) and indicate that ENSO variability is correctly reproduced by numerical climate models but that these models fail to correctly reproduce the mean temperature state of the Pacific

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

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

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Declerck, Louise. "Influence de forçages anthropiques sur la circulation atmosphérique du niveau géopotentiel 500 hPa et sur la diffusion et les concentrations de polluants sur la région Nord-Pas-de-Calais au XXIème siècle". Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10122/document.

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Le développement des activités humaines a engendré et engendre encore d’importants rejets d’espèces gazeuses et particulaires dans l’atmosphère. Parmi ces rejets, des gaz à effet de serre contribuent à augmenter la température moyenne du globe, on parle de forçage anthropique. Cette élévation impacte les différentes composantes du système climatique. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’atmosphère. La thèse, pluridisciplinaire, cherche à répondre à deux questions : le forçage anthropique peut-il influencer la circulation atmosphérique et plus précisément, sa variabilité, et peut-il avoir des conséquences sur la diffusion d’espèces polluantes ? Le travail est basé sur la comparaison de deux périodes, l’une de 1960 à 1989 représente le climat sans forçage, tandis que l’autre, de 2070 à 2099 prend en compte les différents scénarios de forçage anthropique. La première étape consiste à caractériser la variabilité de la circulation de l’atmosphère pour les mois hivernaux à partir des hauteurs du géopotentiel à 500 hPa sur une fenêtre Atlantico-Européenne. Les structures de variabilité étudiées concernent les modes de variabilité et les régimes de temps. D’après notre étude, les forçages ne modifient pas leurs structures dans l’espace mais davantage leurs fréquences d’apparition et leurs temps de persistance moyens. La deuxième étape concerne la modélisation de la qualité de l’air sur la région Nord-Pas de Calais. L’analyse des simulations actuelle et future révèle que les concentrations de particules en suspension et du dioxyde d’azote augmentent. En revanche aucune corrélation directe entre modes de variabilité sous forçage et diffusion n’est détectée
The growth of human activities causes significant emissions of gaseous and particulate species in the atmosphere. Greenhouse gases contribute to increase the average global temperature, it’s called anthropogenic forcing. This temperature increase modifies the various components of the Earth’s climate system. In this thesis, the atmosphere is our topic of interest. The objective of this thesis is to answer two questions on a multidisciplinary basis: (1) can anthropogenic radiative forcing influences atmospheric circulation and more specifically, its variability? (2) And can it affects the spatial distribution of pollutants? This work is based on the comparison of two periods: one from 1960 to 1989 representing the climate without scenarios forcing; the other from 2070 to 2099 considering different scenarios of anthropogenic forcing. The first step is to characterize the atmospheric circulation variability, in wintertime, from the 500 hPa geopotential height at North Atlantic and European scale. The main structures of variability we studied are the so-called modes of variability and weather regimes. In our study, the scenarios do not change their structure in space but rather their frequency of occurrence and mean residence time. The second step concerns modeling of air quality over the French Northern region. Analysis of simulations reveals that actual and future concentrations of particulate matter and nitrogen dioxide increase, but no direct correlation between changes of variability modes and spatial distribution of pollutants is detected

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Tencaliec, Patricia. "Developments in statistics applied to hydrometeorology : imputation of streamflow data and semiparametric precipitation modeling". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM006/document.

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Les précipitations et les débits des cours d'eau constituent les deux variables hydrométéorologiques les plus importantes pour l'analyse des bassins versants. Ils fournissent des informations fondamentales pour la gestion intégrée des ressources en eau, telles que l’approvisionnement en eau potable, l'hydroélectricité, les prévisions d'inondations ou de sécheresses ou les systèmes d'irrigation.Dans cette thèse de doctorat sont abordés deux problèmes distincts. Le premier prend sa source dans l’étude des débits des cours d’eau. Dans le but de bien caractériser le comportement global d'un bassin versant, de longues séries temporelles de débit couvrant plusieurs dizaines d'années sont nécessaires. Cependant les données manquantes constatées dans les séries représentent une perte d'information et de fiabilité, et peuvent entraîner une interprétation erronée des caractéristiques statistiques des données. La méthode que nous proposons pour aborder le problème de l'imputation des débits se base sur des modèles de régression dynamique (DRM), plus spécifiquement, une régression linéaire multiple couplée à une modélisation des résidus de type ARIMA. Contrairement aux études antérieures portant sur l'inclusion de variables explicatives multiples ou la modélisation des résidus à partir d'une régression linéaire simple, l'utilisation des DRMs permet de prendre en compte les deux aspects. Nous appliquons cette méthode pour reconstruire les données journalières de débit à huit stations situées dans le bassin versant de la Durance (France), sur une période de 107 ans. En appliquant la méthode proposée, nous parvenons à reconstituer les débits sans utiliser d'autres variables explicatives. Nous comparons les résultats de notre modèle avec ceux obtenus à partir d'un modèle complexe basé sur les analogues et la modélisation hydrologique et d'une approche basée sur le plus proche voisin. Dans la majorité des cas, les DRMs montrent une meilleure performance lors de la reconstitution de périodes de données manquantes de tailles différentes, dans certains cas pouvant allant jusqu'à 20 ans.Le deuxième problème que nous considérons dans cette thèse concerne la modélisation statistique des quantités de précipitations. La recherche dans ce domaine est actuellement très active car la distribution des précipitations exhibe une queue supérieure lourde et, au début de cette thèse, il n'existait aucune méthode satisfaisante permettant de modéliser toute la gamme des précipitations. Récemment, une nouvelle classe de distribution paramétrique, appelée distribution généralisée de Pareto étendue (EGPD), a été développée dans ce but. Cette distribution exhibe une meilleure performance, mais elle manque de flexibilité pour modéliser la partie centrale de la distribution. Dans le but d’améliorer la flexibilité, nous développons, deux nouveaux modèles reposant sur des méthodes semiparamétriques.Le premier estimateur développé transforme d'abord les données avec la distribution cumulative EGPD puis estime la densité des données transformées en appliquant un estimateur nonparamétrique par noyau. Nous comparons les résultats de la méthode proposée avec ceux obtenus en appliquant la distribution EGPD paramétrique sur plusieurs simulations, ainsi que sur deux séries de précipitations au sud-est de la France. Les résultats montrent que la méthode proposée se comporte mieux que l'EGPD, l’erreur absolue moyenne intégrée (MIAE) de la densité étant dans tous les cas presque deux fois inférieure.Le deuxième modèle considère une distribution EGPD semiparamétrique basée sur les polynômes de Bernstein. Plus précisément, nous utilisons un mélange creuse de densités béta. De même, nous comparons nos résultats avec ceux obtenus par la distribution EGPD paramétrique sur des jeux de données simulés et réels. Comme précédemment, le MIAE de la densité est considérablement réduit, cet effet étant encore plus évident à mesure que la taille de l'échantillon augmente
Precipitation and streamflow are the two most important meteorological and hydrological variables when analyzing river watersheds. They provide fundamental insights for water resources management, design, or planning, such as urban water supplies, hydropower, forecast of flood or droughts events, or irrigation systems for agriculture.In this PhD thesis we approach two different problems. The first one originates from the study of observed streamflow data. In order to properly characterize the overall behavior of a watershed, long datasets spanning tens of years are needed. However, the quality of the measurement dataset decreases the further we go back in time, and blocks of data of different lengths are missing from the dataset. These missing intervals represent a loss of information and can cause erroneous summary data interpretation or unreliable scientific analysis.The method that we propose for approaching the problem of streamflow imputation is based on dynamic regression models (DRMs), more specifically, a multiple linear regression with ARIMA residual modeling. Unlike previous studies that address either the inclusion of multiple explanatory variables or the modeling of the residuals from a simple linear regression, the use of DRMs allows to take into account both aspects. We apply this method for reconstructing the data of eight stations situated in the Durance watershed in the south-east of France, each containing daily streamflow measurements over a period of 107 years. By applying the proposed method, we manage to reconstruct the data without making use of additional variables, like other models require. We compare the results of our model with the ones obtained from a complex approach based on analogs coupled to a hydrological model and a nearest-neighbor approach, respectively. In the majority of cases, DRMs show an increased performance when reconstructing missing values blocks of various lengths, in some of the cases ranging up to 20 years.The second problem that we approach in this PhD thesis addresses the statistical modeling of precipitation amounts. The research area regarding this topic is currently very active as the distribution of precipitation is a heavy-tailed one, and at the moment, there is no general method for modeling the entire range of data with high performance. Recently, in order to propose a method that models the full-range precipitation amounts, a new class of distribution called extended generalized Pareto distribution (EGPD) was introduced, specifically with focus on the EGPD models based on parametric families. These models provide an improved performance when compared to previously proposed distributions, however, they lack flexibility in modeling the bulk of the distribution. We want to improve, through, this aspect by proposing in the second part of the thesis, two new models relying on semiparametric methods.The first method that we develop is the transformed kernel estimator based on the EGPD transformation. That is, we propose an estimator obtained by, first, transforming the data with the EGPD cdf, and then, estimating the density of the transformed data by applying a nonparametric kernel density estimator. We compare the results of the proposed method with the ones obtained by applying EGPD on several simulated scenarios, as well as on two precipitation datasets from south-east of France. The results show that the proposed method behaves better than parametric EGPD, the MIAE of the density being in all the cases almost twice as small.A second approach consists of a new model from the general EGPD class, i.e., we consider a semiparametric EGPD based on Bernstein polynomials, more specifically, we use a sparse mixture of beta densities. Once again, we compare our results with the ones obtained by EGPD on both simulated and real datasets. As before, the MIAE of the density is considerably reduced, this effect being even more obvious as the sample size increases

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Maeght, Jean-Luc. "L'influence de la variabilité climatique sur l’enracinement superficiel et profond d'arbres adultes en plantation : les cas de l’hévéa (hevea brasiliensis) et du teck (tectona grandis) sous contraintes hydriques en Asie du sud est". Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20158/document.

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Le système racinaire, lien essentiel entre la plante et le sol quoi qu'essentiellement invisible, reste encore aujourd'hui peu étudié dans son ensemble. Les plantes étant ancrées au sol via leur système racinaire, leurs facultés d'adaptation et de survie sont donc très dépendantes de leurs capacités à savoir tirer profit de l'espace qui les entoure, notamment par l'intermédiaire de leur système racinaire. Certains arbres font néanmoins partie des plus grands et plus anciens êtres vivants de la planète, preuve s'il en est de leur capacité d'adaptation au milieu dans lequel ils poussent et aux changements environnementaux pouvant survenir dans le temps. Dans le cas des plantations, les contraintes anthropiques imposées se heurtent parfois aux limites de cette formidable capacité d'adaptation. Les travaux développés dans la première partie de cette thèse font l'objet de deux articles publiés et se concentrent sur une revue bibliographique des connaissances sur l'enracinement profond. Le rôle vital du système racinaire pour la plante est ainsi mis en avant ainsi que ses fonctions dans le continuum sol-plante-atmosphère. Son rôle essentiel, souvent sous-estimé dans le stockage du carbone, est également abordé. Les différentes techniques permettant d'accéder aux systèmes racinaires in situ sont passées en revue et nous présentons la technique du puits d'accès que nous avons utilisé pour observer les racines jusqu'à 5 mètres de profondeur. Nous avons également développé nos propres outils de prise de vue par l'intermédiaire de scanner à plat ainsi qu'un outil d'analyse d'images ( IJ_Rizo) aujourd'hui disponible en ligne.Dans la deuxième partie du mémoire, nous nous consacrons à l'étude du système racinaire de l'hévéa adulte (Hevea brasiliensis) dans le nord-est de la Thaïlande. Premier producteur mondial de caoutchouc naturel, la Thaïlande a fortement développé ses plantations d'hévéas allant jusqu'à étendre son exploitation au-delà de sa zone climatique naturelle, dans des zones à fortes contraintes hydriques. Dans ce contexte, nous avons étudié la saisonnalité et la dynamique des racines fines pendant trois ans ainsi que leur contribution au cycle du carbone. Nous avons pu mettre en évidence la continuité de la dynamique racinaire indépendamment des périodes de défoliation mais en lien avec la saisonnalité de la pluviométrie. Nous avons également pu caractériser la faible différenciation de la dynamique racinaire de 0 à 4,5 mètres de profondeur dans un tel contexte. La troisième partie de la thèse concerne l'étude du teck (tectona grandis), espèce endémique d'Asie du Sud-Est, et notamment du Laos dans la région de Luang Prabang. Le développement de sa culture sous forme de plantations mono-spécifiques se poursuit depuis les années 80. En appliquant la technique d'exclusion de pluie pendant 2 ans sur des arbres d'une plantation d'une vingtaine d'années, nous avons observé l'influence du régime de précipitations sur l'enracinement. Un arrêt pratiquement total de croissance des racines en surface et en profondeur a ainsi été mis en évidence. Nous concluons, dans le cas d'espèces à une forte dépendance à la ressource en eau de surface, à un impact direct sur l'état physiologique et une stagnation de la croissance des troncs. Certains individus ont démontré une capacité d'adaptation en modifiant leur cycle de foliation / défoliation accompagné d'une reprise de la croissance des troncs lors de la deuxième année du régime de sécheresse imposé. Nous avons également démontré l'importance de l'enracinement fin pour le stockage du carbone qui, dans ce contexte, représente plus de 45 % du carbone total, soit environ le double des données publiées dans la littérature.Les données obtenues pour les espèces étudiées dans ce mémoire pourront être utilisées pour la modélisation de scenarios simulant le changement climatique et le changement d'usage des terres
The root system is essential but essentially invisible. Plants are anchored to the soil through their root system; their adaptation and survival abilities are highly dependent on their ability to learn to take advantage of the space that surrounds them. Certain trees are nevertheless some of the largest and oldest living species on the planet- evidence of their ability to adapt to changes in their environment. Within managed anthropogenic constraints, particular species are vulnerable. It is clear that a wide range of parameters are likely to influence the root system and its operation, which offers many entry points to improve our understanding of a root's capacity for expansion, its dynamics, its role within the plant itself and within the soil plant atmosphere continuum. Available data on the extent and dynamics of plant roots includes several thousand references. However, the vast majority of these observations were made within the first meter of the soil profile. Data acquisition for the fine and/or deep roots is currently limited by constraints of time and financial resources. To overcome this lack of information, while trying to assess root dynamics under different environmental conditions, many models have been developed. However, it is still difficult to describe the complexity of root development in the community and to integrate its "plasticity".To understand such a complex environment, we must work toward establishing a definition of objectives and the tools necessary to develop and implement them. The work developed in the first part of this thesis is the subject of two articles and focuses on a literature review about deep roots. The vital role of the root system for the plant is well highlighted, as is its impact as a link within the atmosphere. We discuss the role of deep roots in carbon storage, which is critical and often underestimated. The different techniques for accessing the root systems in situ are also considered, and we present our access technique for observing the roots down to depths of five meters. We have also developed tools for shooting through a flatbed scanner and image analysis ( IJ_Rizo ) now available online.In the second part of the thesis, we focus on the study of root systems of adult rubber trees (Hevea brasiliensis L. RRIM 600) in the northeast of Thailand. Thailand has greatly expanded its acreage to extend its operations beyond its natural climate zone, into areas of high water stress. In this context, we studied the seasonality and dynamics of fine roots for three years and their contribution to the carbon cycle. We were able to highlight the continuity of root dynamics during independent periods of defoliation, yet link these to the seasonality of rainfall. We were also able to characterize the low differentiation of root dynamics at 0 to 4.5 m of depth in this context.The third part of the thesis concerns the study of teak particular to the region of Luang Prabang, Laos. By applying the rain exclusion technique for 2 years on a plantation of twenty-year-old trees, we observed the influence of precipitation patterns. During the period of water stress, an almost total cessation of root growth, at the surface and significant depths, has been highlighted. We conclude that in the case of species with a high dependence on water resources there is a direct impact on the physiological state and stagnated trunk growth. Some individuals have demonstrated an ability to adapt by changing their foliation/defoliation cycle, accompanied by a resumption of trunk growth during the second year of imposed drought. We also demonstrated the importance of rooting as a means of carbon storage, which in this context represents more than 45% of total carbon- roughly double the amount published in other literature .The data obtained for the species studied in this paper can be used for modelling scenarios simulating climate change and changing land use

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Abu-Awwad, Abdul-Fattah. "Sur l’inférence statistique pour des processus spatiaux et spatio-temporels extrêmes". Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1079/document.

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Les catastrophes naturelles comme les canicules, les tempêtes ou les précipitations extrêmes, proviennent de processus physiques et ont, par nature, une dimension spatiale ou spatiotemporelle. Le développement de modèles et de méthodes d'inférences pour ces processus est un domaine de recherche très actif. Cette thèse traite de l'inférence statistique pour les événements extrêmes dans le cadre spatial et spatio-temporel. En particulier, nous nous intéressons à deux classes de processus stochastique: les processus spatiaux max-mélange et les processus max-stable spatio-temporels. Nous illustrons les résultats obtenus sur des données de précipitations dans l'Est de l'Australie et dans une région de la Floride aux Etats-Unis. Dans la partie spatiale, nous proposons deux tests sur le paramètre de mélange a d'un processus spatial max-mélange: le test statistique Za et le rapport de vraisemblance par paire LRa. Nous comparons les performances de ces tests sur simulations. Nous utilisons la vraisemblance par paire pour l'estimation. Dans l'ensemble, les performances des deux tests sont satisfaisantes. Toutefois, les tests rencontrent des difficultés lorsque le paramètre a se situe à la frontière de l'espace des paramètres, i.e., a ∈ {0,1}, dues à la présence de paramètre de “nuisance” qui ne sont pas identifiés sous l'hypothèse nulle. Nous appliquons ces tests dans le cadre d'une analyse d'excès au delà d'un grand seuil pour des données de précipitations dans l'Est de l'Australie. Nous proposons aussi une nouvelle procédure d'estimation pour ajuster des processus spatiaux max-mélanges lorsqu'on ne connait pas la classe de dépendance extrêmal. La nouveauté de cette procédure est qu'elle permet de faire de l'inférence sans spécifier au préalable la famille de distributions, laissant ainsi parle les données et guider l'estimation. En particulier, la procédure d'estimation utilise un ajustement par la méthode des moindres carrés sur l'expression du Fλ-madogramme d'un modèle max-mélange qui contient les paramètres d'intérêt. Nous montrons la convergence de l'estimateur du paramètre de mélange a. Une indication sur la normalité asymptotique est donnée numériquement. Une étude sur simulation montrent que la méthode proposée améliore les coefficients empiriques pour la classe de modèles max-mélange. Nous implémentons notre procédure d'estimations sur des données de maximas mensuels de précipitations en Australie dans un but exploratoire et confirmatoire. Dans la partie spatio-temporelle, nous proposons une méthode d'estimation semi-paramétrique pour les processus max-stables spatio-temporels en nous basant sur une expression explicite du F-madogramme spatio-temporel. Cette partie permet de faire le pont entre la géostatistique et la théorie des valeurs extrêmes. En particulier, pour des observations sur grille régulière, nous estimons le F-madogramme spatio-temporel par sa version empirique et nous appliquons une procédure basée sur les moments pour obtenir les estimations des paramètres d'intérêt. Nous illustrons les performances de cette procédure par une étude sur simulations. Ensuite, nous appliquons cette méthode pour quantifier le comportement extrêmal de maximum de données radar de précipitations dans l'Etat de Floride. Cette méthode peut être une alternative ou une première étape pour la vraisemblance composite. En effet, les estimations semi-paramétriques pourrait être utilisées comme point de départ pour les algorithmes d'optimisation utilisés dans la méthode de vraisemblance par paire, afin de réduire le temps de calcul mais aussi d'améliorer l'efficacité de la méthode
Natural hazards such as heat waves, extreme wind speeds, and heavy rainfall, arise due to physical processes and are spatial or spatio-temporal in extent. The development of models and inference methods for these processes is a very active area of research. This thesis deals with the statistical inference of extreme and rare events in both spatial and spatio-temporal settings. Specifically, our contributions are dedicated to two classes of stochastic processes: spatial max-mixture processes and space-time max-stable processes. The proposed methodologies are illustrated by applications to rainfall data collected from the East of Australia and from a region in the State of Florida, USA. In the spatial part, we consider hypothesis testing for the mixture parameter a of a spatial maxmixture model using two classical statistics: the Z-test statistic Za and the pairwise likelihood ratio statistic LRa. We compare their performance through an extensive simulation study. The pairwise likelihood is employed for estimation purposes. Overall, the performance of the two statistics is satisfactory. Nevertheless, hypothesis testing presents some difficulties when a lies on the boundary of the parameter space, i.e., a ∈ {0,1}, due to the presence of additional nuisance parameters which are not identified under the null hypotheses. We apply this testing framework in an analysis of exceedances over a large threshold of daily rainfall data from the East of Australia. We also propose a novel estimation procedure to fit spatial max-mixture processes with unknown extremal dependence class. The novelty of this procedure is to provide a way to make inference without specifying the distribution family prior to fitting the data. Hence, letting the data speak for themselves. In particular, the estimation procedure uses nonlinear least squares fit based on a closed form expression of the so-called Fλ-madogram of max-mixture models which contains the parameters of interest. We establish the consistency of the estimator of the mixing parameter a. An indication for asymptotic normality is given numerically. A simulation study shows that the proposed procedure improves empirical coefficients for the class of max-mixture models. In an analysis of monthly maxima of Australian daily rainfall data, we implement the proposed estimation procedure for diagnostic and confirmatory purposes. In the spatio-temporal part, based on a closed form expression of the spatio-temporal Fmadogram, we suggest a semi-parametric estimation methodology for space-time max-stable processes. This part provides a bridge between geostatistics and extreme value theory. In particular, for regular grid observations, the spatio-temporal F-madogram is estimated nonparametrically by its empirical version and a moment-based procedure is applied to obtain parameter estimates. The performance of the method is investigated through an extensive simulation study. Afterward, we apply this method to quantify the extremal behavior of radar daily rainfall maxima data from a region in the State of Florida. This approach could serve as an alternative or a prerequisite to pairwise likelihood estimation. Indeed, the semi-parametric estimates could be used as starting values for the optimization algorithm used to maximize the pairwise log-likelihood function in order to reduce the computational burden and also to improve the statistical efficiency

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Tremblay, Lysandre. "Analyse de la variabilité interannuelle de séries temporelles des niveaux d'eau souterraine dans trois régions du Canada". Mémoire, 2009. http://www.archipel.uqam.ca/2587/1/M11159.pdf.

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Resumen

Les liens entre le climat et la dynamique des aquifères canadiens sont encore mal connus. L'analyse des phénomènes climatiques à grande échelle, qui s'est avérée utile pour comprendre les causes des fluctuations interannuelles des débits en rivière, pourrait également expliquer en partie les cycles observés dans les chroniques de niveaux piézométriques. Ce mémoire a pour objectif d'étudier les causes de la variabilité de ces chroniques. Les analyses en ondelettes et de corrélation sont appliquées sur des chroniques piézométriques, de précipitations et de températures dans trois régions du Canada. Des liens de cause à effet sont recherchés avec quatre indices climatiques: l'Oscillation Nord-Atlantique (ONA), l'Oscillation Arctique (OA), l'indice Pacifique-Amérique du Nord (PAN) et l'anomalie de température au-dessus de la zone Niño-3 (ENSO3). Dans une optique de développement durable, l'étude vise à mieux comprendre le système hydrométéorologique dans son ensemble permettant éventuellement une meilleure gestion de la ressource en eau. Les trois zones choisies sont situées à l'est, au centre et à l'ouest du Canada, pour tenter de représenter des conditions climatiques et géographiques très différentes, soit: l'Ile-du-Prince-Édouard, le sud du Manitoba près de Winnipeg et l'extrême sud de l'Île de Vancouver en Colombie-Britannique. Chacune de ces régions compte trois puits de surveillance qui possèdent des séries de niveaux d'eau d'au moins 32 ans. Sept des neuf unités aquifères étudiées sont à nappe libre. Ces unités sont granulaires pour les sites à l'Île-du-Prince-Édouard, au Manitoba et en Colombie-Britannique. Les chroniques de 32 ans (1974-2005) permettent de décrire les fluctuations interannuelles de périodes de six années ou moins. Les analyses en ondelettes sont donc présentées sous forme de moyenne de périodicité pour des bandes temporelles spécifiques de 2-3 ans et de 3-6 ans. Les résultats révèlent des liens entre certains indices climatiques et les niveaux piézométriques, et par extension avec la recharge, dans chacune des régions ciblées. Dans les trois régions, des corrélations significatives sont observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques, surtout pour la bande 3-6 ans. Plus spécifiquement, pour l'Île-du-Prince-Édouard, l'indice ENSO3 est l'anomalie climatique correspondant le mieux à la variable hydrogéologique et ce, dans les deux bandes de variabilité. Dans les prairies, des interactions fortes sont présentes pour les deux bandes de variabilité avec l'indice PAN. À l'Île de Vancouver, les plus fortes relations concernent les indices PAN et l'indice ENSO3 pour la bande de 3-6 ans ainsi que l'ONA pour la bande 2-3 ans. De façon surprenante dans la plupart des cas, les corrélations observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques s'avèrent plus fortes que celles obtenues avec les températures et les précipitations, ce qui pourrait provenir du fait que les séries piézométriques sont influencées par une combinaison de variables climatiques. Ces résultats montrent que la variabilité interannuelle des chroniques piézométriques canadiennes peut être expliquée en partie par les phénomènes climatiques à grande échelle. Ils ouvrent la voie à l'intégration de séries d'indices climatiques dans les calculs de prévision des niveaux d'eau souterraine, améliorant ainsi la capacité de gestion de la ressource en eau souterraine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Niveaux piézométriques, Précipitations, Températures, Indices climatiques, Analyse en ondelettes, Variabilité interannuelle, Canada.

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Tesis sobre el tema "Précipitations (météorologie) – Variabilité – Modèles mathématiques"

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