Tesis sobre el tema "Températures atmosphériques"

Les instruments IASI, lancés en 2006, 2012 et 2018, observent des spectres de luminances du système Terre-atmosphère, à partir desquels il est possible de dériver les températures atmosphériques. L'organisation EUropéenne pour l'exploitation des SATellites MÉTéorologiques (EUMETSAT) calcule les températures de la surface et de l'atmosphère à partir des observations IASI depuis 2007. Afin d'améliorer la qualité des températures calculées, EUMETSAT a effectué plusieurs mises à jour de l'algorithme de traitement. Ce travail de thèse montre que ces mises à jour ont rendu la série de températures inhomogène et inadaptée à l'étude des variations de température sur le long terme. Une nouvelle série de températures atmosphériques a alors été calculée à partir des spectres IASI à l'aide d'un réseau de neurones artificiel. Les températures issues de ce réseau de neurones ont ensuite été validées avec les températures ERA5 et des températures observées par radiosondage. La validation montre une bonne concordance entre les trois jeux de données de 750 à 7 hPa. Cette nouvelle série homogène de températures atmosphériques a ensuite été utilisée pour observer les événements extrêmes qui ont eu lieu depuis 2007, en particulier les réchauffements stratosphériques soudains (SSW). Plusieurs SSW ont eu lieu depuis 2007, et il est possible d'observer les variations de températures et d'ozone lors de ces événements grâce aux observations IASI. Les températures permettent également d'observer les vagues de froid et les vagues de chaleur qui ont eu lieu ces dernières années. Finalement, les températures ont été utilisées pour calculer les tendances sur la période 2008-2020. On observe un réchauffement de la troposphère, en particulier dans la haute troposphère équatoriale et en Arctique, et dans la stratosphère au sud de 50°S grâce au lent rétablissement de la couche d’ozone. Dans le reste de la stratosphère, les températures diminuent. Les méthodes développées pendant cette thèse ont permis de créer une série de température homogène et indépendante, et elles pourront être appliquées à la suite de la mission IASI, ainsi qu'à la mission IASI-New Generation qui débutera en 2024
The IASI instruments, launched in 2006, 2012 and 2018, observe radiance spectra from the Earth-atmosphere system, allowing us to retrieve atmospheric temperatures. The EUropean organisation for the exploitation of METeorological SATellites (EUMETSAT) computes surface and atmospheric temperatures from IASI observations since 2007. To improve the quality of the retrieved temperatures, EUMETSAT has performed several updates on the temperature processing algorithm. In this work, we show how the EUMETSAT temperature record is inhomogeneous and therefore not adapted to the study of temperatures on the long term. Therefore, a new atmospheric temperature product was computed from IASI spectra with an artificial neural network, using IASI radiances as input and ERA5 reanalysis temperatures as output. The temperatures retrieved with the neural network were validated against ERA5 temperatures and radiosounding temperatures. The validation showed good agreement between the three datasets from 750 to 7 hPa. At 2 hPa, the quality of the temperature products decreases because of the low amount of information on temperature within the IASI spectra at this altitude. This new homogeneous temperature record was then used to study extreme events, in particular Sudden Stratospheric Warmings (SSW). This work studies several SSWs that have happened since 2007, and shows that IASI is perfectly suited to study both temperature and ozone changes during these events. The temperatures were also used to observe the cold and heat waves that happened in the past few years. Finally, the temperatures were used to compute trends over the 2008-2020 period. The troposphere is warming, especially in the upper equatorial troposphere and in the Arctic. The stratosphere north of 50°S is also warming due to the slow ozone hole recovery. In the rest of the stratosphere, the temperatures are decreasing. This thesis presents an homogenous and independent temperature data record from IASI. The methods developed can and will be applied to the rest of the IASI mission and to its successor, the IASI-New Generation mission, which will launch in 2024

Les magnétomètres à induction sont utilisés dans de nombreux domaines d'exploration scientifique de la géophysique à l'astrophysique. Dans ces deux domaines l'étude des composantes magnétiques des ondes électromagnétiques naturelles requiert des instruments particulièrement performants: sensibles et présentant de faibles bruits intrinsèques pour accéder à des champs magnétiques de quelques fT/ . Dans le cas d'instruments scientifiques embarqués à bord de satellites, des contraintes en température, consommation, encombrement et de tenue en radiation s'ajoutent aux autres contraintes. Les technologies de circuits intégrés permettent une rupture technologique qui se traduit par une réduction de la taille des circuits électroniques embarqués d'un facteur supérieur à 1000 tout en améliorant les performances électriques et instrumentales (réduction de la consommation, des sources de bruit, augmentation de la bande passante et durcissement de l'électronique). Une première thèse au L2E (A. Rhouni) a montré la pertinence d'une technologie CMOS pour ce type d'instrumentation. Dans la présente thèse est décrite l'étude menée sur les circuits intégrés soumis à des environnements contraignants liés aux futures missions dans lesquelles ce type d'instrument doit être embarqué (Mission JUICE de l'ESA). Ces contraintes devenant de plus en plus sévères (dose de radiations supérieure à 300krad, température inférieure à 100 Kelvin ...), leur prise en compte dans tout le processus de conception est nécessaire. Une modélisation des effets de ces contraintes sur les composants de la technologie cible de circuits intégrés a été réalisée afin de pouvoir prendre en compte ces effets dès la conception. Enfin, ces modèles ont servi à la conception d'un circuit de lecture d'un magnétomètre à induction pour l'astrophysique
Induction magnetometers are used in many fields of scientific exploration from geophysics to astrophysics. In these two fields, the study of the magnetic components of natural electromagnetic waves requires particularly powerful instruments: sensitive and with low intrinsic noises to access magnetic fields of some fT/ . In the case of scientific instruments carried on satellites, constraints on temperature, consumption, congestion and radiation resistance are added to the other constraints. Integrated circuit technologies allow technological breakthrough, which results in a reduction in the size of embedded electronic circuits by a factor greater than 1000, while improving electrical and instrumental performances (reduction in consumption, noise sources, bandwidth and hardening of the electronics). A first thesis at the L2E (A. Rhouni) showed the relevance of a CMOS technology for this type of instrumentation. In this thesis, we describe the study conducted on integrated circuits subject to environmental constraints related to the future missions in which this type of instrument must be embarked (Mission JUICE of ESA). These constraints are becoming more and more severe (radiation dose > 300krad, temperature less than 100 Kelvin ...), taking into account throughout the design process is necessary. A modeling of the effects of these constraints on the components of the integrated circuits technology has been carried out in order to be able to take these effects into account from the design stage. Finally, these models were used to design an induction magnetometer readout circuit for space instrumentation

Les magnétomètres à induction sont utilisés dans de nombreux domaines d'exploration scientifique de la géophysique à l'astrophysique. Dans ces deux domaines l'étude des composantes magnétiques des ondes électromagnétiques naturelles requiert des instruments particulièrement performants: sensibles et présentant de faibles bruits intrinsèques pour accéder à des champs magnétiques de quelques fT/ . Dans le cas d'instruments scientifiques embarqués à bord de satellites, des contraintes en température, consommation, encombrement et de tenue en radiation s'ajoutent aux autres contraintes. Les technologies de circuits intégrés permettent une rupture technologique qui se traduit par une réduction de la taille des circuits électroniques embarqués d'un facteur supérieur à 1000 tout en améliorant les performances électriques et instrumentales (réduction de la consommation, des sources de bruit, augmentation de la bande passante et durcissement de l'électronique). Une première thèse au L2E (A. Rhouni) a montré la pertinence d'une technologie CMOS pour ce type d'instrumentation. Dans la présente thèse est décrite l'étude menée sur les circuits intégrés soumis à des environnements contraignants liés aux futures missions dans lesquelles ce type d'instrument doit être embarqué (Mission JUICE de l'ESA). Ces contraintes devenant de plus en plus sévères (dose de radiations supérieure à 300krad, température inférieure à 100 Kelvin ...), leur prise en compte dans tout le processus de conception est nécessaire. Une modélisation des effets de ces contraintes sur les composants de la technologie cible de circuits intégrés a été réalisée afin de pouvoir prendre en compte ces effets dès la conception. Enfin, ces modèles ont servi à la conception d'un circuit de lecture d'un magnétomètre à induction pour l'astrophysique
Induction magnetometers are used in many fields of scientific exploration from geophysics to astrophysics. In these two fields, the study of the magnetic components of natural electromagnetic waves requires particularly powerful instruments: sensitive and with low intrinsic noises to access magnetic fields of some fT/ . In the case of scientific instruments carried on satellites, constraints on temperature, consumption, congestion and radiation resistance are added to the other constraints. Integrated circuit technologies allow technological breakthrough, which results in a reduction in the size of embedded electronic circuits by a factor greater than 1000, while improving electrical and instrumental performances (reduction in consumption, noise sources, bandwidth and hardening of the electronics). A first thesis at the L2E (A. Rhouni) showed the relevance of a CMOS technology for this type of instrumentation. In this thesis, we describe the study conducted on integrated circuits subject to environmental constraints related to the future missions in which this type of instrument must be embarked (Mission JUICE of ESA). These constraints are becoming more and more severe (radiation dose > 300krad, temperature less than 100 Kelvin ...), taking into account throughout the design process is necessary. A modeling of the effects of these constraints on the components of the integrated circuits technology has been carried out in order to be able to take these effects into account from the design stage. Finally, these models were used to design an induction magnetometer readout circuit for space instrumentation

Pendant ce travail de thèse, l'étude de deux réactions mettant en jeu une espèce radicalaire et une molécule, toutes deux neutres, en phase gazeuse à des températures basses a été effectuée. Ces deux réactions ont été étudiées à l'aide de la technique aérodynamique de Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme (CRESU), permettant l'obtention d'un écoulement de gaz sous la forme d'un jet de température très basse à l'équilibre thermodynamique, couplée à la technique de mesure PLP-LIF (Pulsed Laser Photolysis – Laser Induced Fluorescence ou encore Photolyse par Laser Pulsé – Fluorescence Induite par Laser) permettant la mesure de constantes de vitesse de réaction. A l'aide d'une étude thermodynamique de la réaction OH + O2 = HO3, il nous a été possible d'estimer la valeur de l'énergie de dissociation du radical HO3 nous donnant alors sa capacité à piéger ou non le radical OH. En effet, si HO3 possède une forte énergie de dissociation, il est alors un puits potentiel de radicaux OH. Parallèlement, nous avons effectué l'étude cinétique de la réaction. Par la suite, la cinétique de la réaction F + H2 → HF + H a été étudiée pour la première fois à des températures basses (jusqu'à 11 K). Cette réaction présente une barrière d'énergie non négligeable (6 kJ. Mol-1) imposant de ce fait qu'elle ne peut avoir lieu à basses températures qu'avec l'aide d'effets quantiques. Ces derniers sont dus à la présence d'atomes d'hydrogène permettant le passage de cette barrière par effet tunnel
In the present work, we focused our attention on two reactions involving a radical and a molecule, both neutral species at low temperatures. These reactions have been studied with the CRESU (Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme) technique allowing the gas flow to be guided in order to create a supersonic flow at low temperature, associated with PLP-LIF (Pulsed Laser Photolysis- Laser Induced Fluorescence) technique in order to measure rate constants. The thermodynamical study of the OH + O2 = HO3 reaction gave us the possibility to estimate the dissociation energy of the HO3 radical in order to evaluate its capacity to trap OH radicals. Indeed, if HO3 possesses a high dissociation energy, it represents an eventual sink for OH radicals. Kinetics of this reaction has also been studied. The kinetics of the reaction F + H2 → HF + H have been studied for the first time at very low temperatures (down to 11 K). This reaction has a non-negligible energetic barrier (6 kJ. Mol-1) which indicates that if it occurs at low temperatures, it is mainly because of quantum effects. These quantum effects are due to the presence of hydrogen atoms which permits the crossing of the barrier by the tunnelling effect

Dans une première partie, on regarde l'origine de la variabilité basse fréquence atmosphérique et la définition des régimes de temps. Dans un modèle atmosphérique à basse dimension, on trouve une correspondance très claire entre les points fixes et les régimes de temps. Par ailleurs, on trouve que les variétés stables associées à un point selle du modèle sont de bonnes candidates pour tracer les frontières entre les régimes. Dans une seconde partie, on regarde l'intéraction océan-atmosphère ses conséquences sur la variabilité basse fréquence atmosphérique. De récentes observations à haute résolution ont montré que l'atmosphère extra-tropicale réagit de manière intense aux fronts de température de surface de l'océan (SST) -tels le Gulf Stream. En effet, un fort gradient de la SST provoque des variations locales de l'interaction océan-atmosphère, en particulier dans les basses couches de l'atmosphère. Dans cette thèse, on montre comment la couche limite atmosphérique située au dessus de ces fronts transmet ces variations à toute la tropopause (via les flux de chaleur sensible et latent). Pour quantifier précisemment cet impact, on analyse la réponse atmosphérique (structure du stormtrack, position et amplitude du jet atmospherique) provoquée par des fronts de SST de différentes intensités et situés à des latitudes variables. Dans un second temps, à l'aide d'une modélisation très simple de la couche limite, on s'attache à décrire la dynamique atmosphérique à l'aide des états d'équilibre d'un modèle barotrope couplé. La recherche des cycles limites nous permet d'identifier la signature de la variabilité basse fréquence de l'atmosphère au dessus de ces fronts océaniques
In a first part, we focus on the origin of the atmospheric low-frequency variability. We investigated the problem of defining unambiguously weather regimes. Indeed, while we might have a pretty good idea of the physical states associated with a particular weather regime, the edge of such a regime - and hence the transitions from one regime to another - is very poorly defined. In a quasi-geostrophic (QG), barotropic, highly truncated atmospheric model, we find that the stable manifolds associated with a saddle point are good candidates to be the boundaries between the regimes. In fact, our model is designed to reproduce the topographic instability that contributes to atmospheric LFV. In our model, we find a clear correspondence between the fixed points and the weather regimes. In a second part, we focus on the ocean-atmosphere interaction and its consequences on the atmospheric low-frequency variability. Recent high-resolution observations provide new insights into extratropical ocean atmosphere interactions. Particular attention has been devoted to measure the response of the atmosphere to zones of strong sea surface temperature (SST) grandients. Indeed, the marine atmospheric boundary layer above the ocean's mid-latitude currents (e. G. , the Gulf Stream) is largely influenced by the sharp SST fronts associated with them: these gradients produce significant changes of temperature and humidity fluxes in the lower layers of the atmosphere. In my thesis, I focus on the connection between the strong SST gradients and the atmospheric dynamics and more precisely on atmospheric low-frequency variability. In a first step, we quantify the modifications in the atmospheric dynamics due to the presence of the SST front (position and amplitude of the atmospheric jet; intensity of the storm track intensity). Then, using a simple parametrization of the boundary layer, we decribe the atmospheric dynamics using the equilibrium states of a barotropic coupled model. We use the limit cycle identified in this model to explain the basin-scale atmospheric low-frequency variability

Les micro-jets de plasma, se propageant dans un flux d'hélium entouré d'air libre, à pression atmosphérique et à température ambiante, ont attiré l'attention des chercheurs depuis une dizaine d'années. Ces micro-jets sont créés dans une décharge à barrière diélectrique alimentée par des impulsions de tension. Ils se propagent dans le flux d'hélium à l'extérieur de la DBD sous la forme d'une onde d'ionisation. Le plasma est confiné spatialement là où l'hélium est dominant, car l'ionisation de l'air nécessite un champ électrique plus important que celui présent dans le front d'ionisation. Leurs applications biomédicales sont prometteuses car ils permettent de produire des espèces réactives à quelques centimètres de distance de la DBD sans augmenter la température du gaz. Dans cette thèse, l'objectif a été de développer une meilleure compréhension de l'influence des conditions expérimentales et de la géométrie de la DBD sur les propriétés des jets de plasma. À ces fins, l'écoulement d'hélium a été étudié expérimentalement et numériquement, et des simulations sur la génération et la propagation du micro-jet de plasma ont été réalisées
Microplasma jets propagating in a helium flow surrounded by air at ambient pressure and temperature have attracted the attention of many researchers over the past decade. These microplasma jets are ignited in a cylindrical dielectric barrier discharge (DBD) powered by impulse or sinusoidal voltage pulses with an amplitude of several kilovolts and then propagate as an ionization wave in the helium flow outside the DBD. The plasma so-generated is confined to the region where helium is the dominant species because ionization of the surrounding air requires a significantly higher electric field strength than is present at the ionization front in the plasma jet. The putative biomedical applications of microplasma jets are particularly promising because they provide a way of producing reactive oxygen and nitrogen species some centimeters downstream from the DBD without significant gas heating. The objective of the work reported in this thesis has been to develop a better understanding of the influence of the operating conditions and geometry on the properties of the plasma jets. To this end, experimental and numerical studies of the hydrodynamics of the helium flow and simulations of the generation and propagation of the microplasma jet have been carried out

Nous étudions l'estimation du spectre d'émissivité et de la température de surfaces au sol à partir d'images hyperspectrales infrarouges de résolution spatiale métrique. Nous considérons les luminances acquises à 8 km d'altitude en visée au nadir entre 4 et 12 µm par un radiomètre dont la résolution spectrale est de 10 cm-1 au-dessus de 8 µm et 15 en dessous. Notre approche utilise une nouvelle méthode de sondage atmosphérique de la bande d'absorption du CO2 à 4,3 µm et de celle de la vapeur d'eau entre 5 et 8 µm couplée à un algorithme de séparation émissivité/température. Le sondage atmosphérique est réalisé par deux jeux de réseaux de neurones paramétrés pour estimer les trois premiers coefficients de l'analyse en composante principale des profils atmosphériques de température et le contenu total en vapeur d'eau. Le choix de ces variables de sortie s'est appuyé sur une analyse de sensibilité conduite par un plan d'expériences. Le résultat du sondage atmosphérique permet ensuite de calculer les paramètres radiatifs entre 8 et 12 µm nécessaires pour estimer les spectres d'émissivité et les températures des surfaces au sol. Nous étendons l'algorithme SpSm afin d'améliorer les résultats obtenus avec des profils en vapeur d'eau de forme atypique. Cette nouvelle méthode baptisée SpSm2D introduit en tant qu'inconnue la forme des profils de vapeur d'eau lors de l'estimation des températures de surface et spectres d'émissivité. La méthode est développée puis évaluée à partir d'un grand nombre de simulations effectuées pour les différents types de masse d'air de la base de profils atmosphériques TIGR2000, différents angles solaires, les spectres d'émissivité de la base ASTER et des températures des surfaces au sol choisies aléatoirement. On étudie également l'influence de différents bruits de mesure et l'on présente une méthode adaptée au traitement d'images infrarouges exploitant l'homogénéité spatiale de l'atmosphère. Les résultats montrent que l'on parvient à estimer les températures de surface et les spectres d'émissivité à 1. 5 K et 3% près respectivement. La méthode en général et l'algorithme de sondage en particulier se révèlent également robustes aux différents bruits testés. En outre, la prise en compte de l'homogénéité spatiale de l'atmosphère améliore sensiblement les résultats du sondage et donc du processus d'estimation en général. La méthode est finalement testée sur les données du capteur S-HIS acquises lors de la campagne de mesure EAQUATE.

Le but de cette étude est d'évaluer l'impact d'un gradient climatique et trophique sur la structure et le métabolisme des lipides de l'euphausiacé Meganyctiphanes norvegica entre trois biotopes très contrastés: la Mer Ligure, La Mer de Clyde et le Kattegat afin de préciser les mécanismes adaptatifs de l'espèce. L'étude de la reproduction et des facteurs environnementaux (conditions trophiques, température et salinité) agissant sur les lipides, composante énergétique essentielle, rassemble les variables majeures déterminant le succès de l'espèce. La reproduction de M. Norvegica fait largement appel aux lipides de réserve énergétique (triglycérides) mais aussi aux phospholipides (phosphatidylcholine) pour l'apport de molécules essentielles au développement. Nous avons pu, grâce à une approche par organe, identifier la stratégie ontogénique de l'espèce: céder peu de réserves énergétiques à la génération suivante mais une quantité importante de molécules essentielles pour un développement rapide optimal. Une estimation du budget énergétique illustre une couverture excédentaire des besoins énergétiques quotidiens dans la mer de Clyde et dans le Kattegat aux périodes de forte abondance alimentaire. Cette situation semble beaucoup plus critique dans la mer Ligure principalement oligotrophe, où le krill alterne croissance et effort reproducteur. La contrainte thermique s'exerce au niveau de la structure et du métabolisme des phospholipides membranaires. Dans le compartiment musculaire de l'abdomen, elle se traduit, par des modifications quantitatives des phospholipides majeurs et au niveau métabolique, des changements de leur degré d'insaturation. La stratégie adaptative de l'espèce dans des milieux oligotrophes est d'assurer une constance des processus biologiques, même si l'apport lipidique est faible. Les mécanismes adaptatifs concernent une alternance entre reproduction et croissance et des modifications de leur fréquence et durée.

Le resvératrol est un polyphénol synthétisé par de nombreuses espèces végétales après une agression extérieure. Cette molécule a été rendue célèbre par la notion de Paradoxe français qui associe la consommation de vin rouge avec la diminution des risques de maladies cardiovasculaires. Sa nature anti-oxydante est à l’origine d’un grand nombre des propriétés biologiques qui lui sont attribuées (anti-tumorale, anti-inflammatoire etc. ). Il est donc intéressant de mettre au point un procédé permettant d’isoler la molécule à partir de vin, qui est une source importante de resvératrol pour l’Homme. Afin de déterminer la faisabilité d’un procédé de récupération par adsorption, des études à partir solutions étalon de resvératrol ont été réalisées. Les résultats ont montré que, parmi les différents adsorbants étudiés, le polyamide 6. 6 présentait de meilleures capacités d’adsorption et offrait une possibilité de régénération. Les expériences réalisées en réacteur fermé ont montré que le phénomène était une physisorption multicouche et exothermique. Il implique la formation de liaisons hydrogènes mono-sites et bi-sites. Un rendement de désorption de 97% a été obtenu pour 34 mL d’un solvant à 95% d’éthanol et à une température de 42°C. Par ailleurs, il a été démontré que cette étape du procédé pouvait être réalisée à température ambiante et directement à partir de vin. Une étude préliminaire a montré la faisabilité d’un procédé sur colonne à lit fixe (capacité d’adsorption élevé et désorption rapide) dont la mise au point nécessitera de travaux plus approfondis
Resveratrol is a polyphenol produced by several plant species in response to a biotic or abiotic stress. This compound has been associated to the concept of French paradox, which reflects the reduction of heart diseases with red wine consumption. The resveratrol has several biological activities related to its antioxidant property. Because of this, the recovery of resveratrol from plant matrices is interesting, especially from wine which is an important dietary source. In this thesis, adsorption and desorption studies have been conducted on pure resveratrol solutions to evaluate the process feasibility. The results showed that polyamide 6. 6 has good adsorption capacity and allowed resveratrol recovery. Batch adsorption studies showed that the process follows an exothermic and physical multilayer adsorption. The solute is adsorbed via mono-sites and bi-sites hydrogen bonds. A desorption yield of 97% was obtained for 34 mL of a solvent containing 95% of ethanol at a temperature of 42°C. In addition, the process can be performed at room temperature and wine can be used without any further transformation. Finally, a preliminary study suggested an effective adsorption and rapid desorption using a fixed-bed column. The development of this technique will require further investigations

La convection naturelle thermique et massique qui se déroule dans un système constituté d'une enceinte fermée dont l'une des parois verticales est assimilée à un matériau poreux saturé d'eau est analysée numériquement. Les transferts dans l'enceinte et dans le milieu poreux sont décrits respectivement par les équations classiques de la convection naturelle et le modèle de Darcy. Ces équations sont résolues en utilisant la formulation fonction de courant-vorticité et une méthode implicite aux différences finies. Le modèle élaboré permet de déterminer les isothermes, les isoconcentrations et les lignes de courant dans le système. Les valeurs instantanées locales et moyennes des nombres de Nusselt et de Sherwood sont également calculées. Les résultats montrent que les transferts sont d'autant plus intenses que le rapport de forme de l'enceinte et la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi poreuse sont élevés. La conductivité thermique, la perméabilité du matériau dont est constituée la paroi poreuse et sa teneur en eau conditionnent l'intensité des transferts dans l'enceinte.

L'objectif de l'étude a été la détermination du comportement de trois composites céramiques (C/C, C/SIC, SIC/SIC) dans des conditions thermochimiques simulant une rentrée atmosphérique d'un engin spatial. Le travail a été orienté suivant deux axes : la mise au point de techniques expérimentales spécifiques : 1) moyen d'oxydation à haute température sous atmosphère dissociée basse pression : le BLOX ; 2) méthode de dosage de l'oxygène atomique dans les plasmas d'air ; 3) essai de traction sur éprouvettes après oxydation. L'interprétation et la modélisation du comportement en température de ces composites. L'étude des cinétiques d'oxydation et les analyses physico-chimiques ont révélé les phénomènes prédominants : 1) oxydation du SIC de surface ; 2) vaporisation des verres d'oxydes ; 3) oxydation du carbone interne par diffusion gazeuse des calculs théoriques de diffusion gazeuse à travers une géométrie modélisée et des résultats d'essais sur SIC et sur verres d'oxydes ont permis de construire un modèle prévisionnel de l'oxydation des C/C protégés et d'interpréter l'oxydation des C/SIC

Nous etudions les fluctuations de la temperature a differentes echelles d'espace et de temps. Nous caracterisons les regimes de fluctuations, les similitudes de comportement a differentes echelles et les echelles elles-memes. Nous presentons les notions d'invariance d'echelle et d'intermittence. Associees a la notion de dimension fractale, ces notions decrivent l'extreme variabilite des phenomenes atmospheriques selon une grande variete d'echelles. Les regimes de fluctuations sont analyses par les spectres de fourier. Les gammes de frequences pour lesquelles le spectre de fourier varie selon une loi de puissance indiquent que les fluctuations correspondantes n'ont pas d'echelle caracteristique: elles sont invariantes par changement d'echelle. Nous montrons que les fluctuations extremes, (correspondant a une forte intermittence) sont distribuees selon une loi hyperbolique ou a "decroissance lente". Nous etudions les fluctuations locales et regionales de la temperature moyenne quotidienne entre 1951 et 1980. Nous montrons que les comportements sont similaires et qu'ils permettent de quantifier les ensembles sur lesquels sont calculees les series. Quelques resultats sont presentes pour les precipitations. Les etudes des comportements sur de plus vastes superficies doivent tenir compte de l'heterogeneite geographique des reseaux de mesures. L'ajustement de la repartition spatiale des stations d'observations a un ensemble plus disperse, plus rare -de dimension fractale- permet de definir une propriete essentielle des reseaux : la resolution dimensionnelle. Nous indiquons comment cette propriete limite la capacite des reseaux a detecter les phenomenes atmospheriques les plus intenses, les plus localises. Cette dependance dimensionnelle affecte aussi bien les donnees moyennees sur de vastes superficies, leur interpolation en points de grille que le calibrage des mesures teledetectees
We study the fluctuations of temperature data over various time and space scales we characterize the fluctuations regimes, the similarities of the behavior and the scales. We state scale invariance and intermittency. Associated with the idea of fractal dimension, these notions are relevant to learn extreme variability of atmospheric phenomena over a wide range of space and time scales. To analyse fluctuations, we use power-spectra of the fast fourier transform. Regimes over which the spectrum varies in simple power law manner have noncharacteristic time scale and thus scale invariant. We show that fluctuations are large (associated with strong intermittency) and are hyperbolic in form. We study both local and regional daily temperature fluctuations between 1951 and 1980. We show that the behaviors are very similar and they allow to quantify sets over which the data are averaged. To learn such behavior over larger areas, we must take into accompt that measuring networks are spatially distributeed in a highly inhomogeneous manner. Their sparseness can be characterized by a fractal dimension. We compute this one and we stress that most intense phenomena will be lost with a sparse set of observating stations. This insufficient dimensional resolution is associated with biases in averaging, difficulties in interpolating measurements to a uniform grid, and problems in calibrating remotely-sensed informations

Afin de comprendre le comportement et l’influence de l’ozone dans la chimie atmosphérique, mais également pour surveiller son abondance, il est essentiel de disposer d’une bonne connaissance de ses paramètres spectraux. On montre dans ce travail qu’il est désormais possible d’effectuer une étude de simulation théorique de la spectroscopie rovibrationnelle d’une toupie asymétrique avec trois atomes lourds, à l’aide des outils de calcul de la chimie quantique, et on l’applique au cas de l’état fondamental de l’ozone. Dans le cadre de l’approximation de Born-Oppenheïmer, et grâce à des méthodes ab initio de calcul de structure électronique permettant de générer des fonctions d’ondes hautement corrélées et de tenir compte d’une grande partie de l’énergie de corrélation, on montre que l’on obtient des surfaces d’énergie potentielle et de moment dipolaire précises exprimées sous des formes compactes et faciles à manipuler. Ces surfaces sont primordiales dans le calcul des données spectrales, notamment les intensités absolues de transition, que l’on obtient ici à l’aide d’un code variationnel, permettant la résolution du mouvement nucléaire en utilisant un opérateur d’énergie cinétique exact, optimisé pour ce problème. Ceci permet pour la première fois de réaliser de façon totalement ab initio, une étude sur un très grand nombre de niveaux rovibrationnels (jusqu’à J=64), pour une molécule avec trois atomes lourds et ainsi de constituer une base de données spectroscopiques des isotopomères de l’ozone contenant environ 32 millions de transitions dont les résultats sont dans un très bon accord avec les données expérimentales connues
In order to understand the ozone behaviour in atmospheric chemistry, but also to monitor its abundance, one needs a good knowledge of the spectral parameters. In this work, one shows that it is now possible to study the rovibrationnal spectroscopy of an asymmetric top molecule with three heavy atoms. This is done by the way of the computational chemistry and is applied to the electronic ground state of ozone. The electronic ab initio calculations are able to provide highly correlated wave functions and reach a large amount of the correlation energy. The given potential and dipole moment surfaces are precise and are expressed in a compact and handy form. This surfaces are essential in order to compute the spectral data, including the absolute line intensities. They are obtained here by using a variational code with a exact kinetic energy operator, optimized for this problem. This allow us, for the first time, to study from the first principles, a large number of rovibrationnal levels (up to J=64) for a molecule with three heavy atoms. The results lead to the construction of a spectroscopic database containing around 32 millions lines in a good agreement with the actual experimental data

Le travail a été conduit sur un dispositif choisi pour son intérêt industriel et en configuration pointe-plan afin de se placer dans des conditions spatialement contrôlées. L'ozone a été choisi comme marqueur de réactivité de la décharge. Sa production dépend de l'efficacité de production d'oxygène atomique et de la température du milieu réactionnel. Pour découpler le rôle de ces deux grandeurs, des gammes différentes de densités d'énergie ont été explorées : 0-100 J/l pour l'étude du couplage électrique/chimique et 100-800 J/l pour celle des effets thermiques. Dans le cas spécifique des décharges de surface, il est montré que leur longueur de propagation ne dépend que de la tension seuil, alors que leur durée est dépendante de la nature du diélectrique, du fait de mécanismes de piégeage et/ou d'attachement d'électrons. La relation courant impulsionnel/production d'ozone est alors modifiée, ce qui nous a conduit à proposer un facteur de qualité C (rapport amplitude/durée des impulsions de courant) décrivant l'efficacité de production d'ozone pour les décharges dans un intervalle gazeux ou à la surface d'un diélectrique. Trois milieux réactifs à températures différentes sont considérés : le volume concerné par le plasma de décharge, ce même volume en fin de période de relaxation entre les impulsions de courant et l'environnement gazeux immédiat. Un simple calcul cinétique montre que la formation d'ozone est improbable dans le plasma même, résultat validé par l'obtention d'une production accrue d'ozone lors du refroidissement du gaz plasmagène à caractéristiques de décharge inchangées. La température du gaz dans le volume de décharge en fin de période de relaxation a pu être déterminée grâce à l'étude des ondes acoustiques associées au développement des filaments de décharge. Les valeurs obtenues restent trop élevées pour une production d'ozone significative. L'environnement gazeux devient donc le site majeur de formation de l'ozone dans les conditions considérées
The work was carried out on a DBD device, of industrial interest, with a point-to-plane geometry in order to control the discharge location. Ozone was used as a tracer of the discharge reactivity. Its production depends on the generation efficiency of atomic oxygen and on the reactional medium temperature. In order to distinguish the role played by each of these parameters, different energy ranges have been investigated: 0-100 J/l for the electrical-chemical coupling study and 100-800 J/l for the thermal study. In the specific case of surface discharges, it is shown that their propagation length only depends on the threshold voltage while their duration is affected by the nature of the dielectric material, through electrons trapping and/or attachment mechanisms. The relationship between pulsed current and ozone production is then modified, leading to the introduction of a quality factor C (ratio between amplitude and duration of the current pulses) allowing to describe the ozone production efficiency in the case of discharges developing in a gas gap as well as on a dielectric surface. Three reactive media characterized by different temperatures are considered: the volume related to the discharge plasma, the same volume at the end of the relaxation period between the current pulses, and the immediate vicinity of the discharge volume. A simple kinetic calculation showing that ozone formation is unlikely in the plasma itself, has been validated by obtaining an enhanced ozone concentration while cooling the feed gas and keeping identical discharge characteristics. The gas temperature in the discharge volume at the end of the relaxation period has been determined through the study of the acoustical waves associated to the discharge filaments development. The obtained values remain too high for a significant ozone production. In the conditions under consideration, the gas volume surrounding the discharge thus appears as the most probable location for ozone formation

La haute atmosphère, et plus précisément la région appelée MLT (Mesosphere Lower Thermosphere) qui se situeentre 60 et 110 km d'altitude, est le siège de processus divers (chimiques, radiatifs, dynamiques) dont l'étudeest cruciale pour la compréhension du climat et le développement des futurs modèles climatiques. Cette régionse caractérise entre autres par l'émission nocturne du rayonnement provenant d'atomes et de molécules (rayonnementnightglow) et permettant, grâce à l'observation au niveau du sol ou à partir de plateformes satellitaires,d'obtenir des informations sur ces processus. Il apparaît donc un grand intérêt à l'étude du rayonnement nightglow : l'observation des phénomènesimpactant le rayonnement dans la MLT avec pour finalité la compréhension du climat.L’objet de la thèse consiste à étudier les divers phénomènes dynamiques impliqués dans la variabilitédu rayonnement émis dans la MLT par l'espèce OH, qui est un des traceurs de la dynamique locale.Une campagne de mesure a été réalisé en collaboration avec le Latmos (Laboratoire atmosphères, milieux, observationsspatiales) et l’IMCCE (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides) à l’Observatoirede Haute-Provence durant la nuit du 12 au 13 décembre 2017 concordant avec le pic d’activité des Géminides(chute de météores). Une caméra InGaAs SWIR (Short-Wave InfraRed) a imagé le rayonnement émis par lamolécule OH à 87 km d’altitude. Un lidar Rayleigh a permis de mesurer le profil de température en fonction de l'altitude et du temps et un réseau de microbaromètres a mesuré les fluctuations de pressions au sol.Le travail réalisé est concentré sur la détection et la propagation des infrasons dans la basse thermosphère produit à la surface et la propagation des ondes de gravité à travers la mésosphère perturbée lors d’une inversion mésosphérique.Le travail entrepris a permis de montrer l'impact important de l'inversion sur la propagation verticale des ondes de gravité et sur l'activité infrasonique
The upper atmosphere, and more specifically the region called MLT (Mesosphere Lower Thermosphere) which is situatedbetween 60 and 110 km in altitude, is the seat of various processes (chemical, radiative, dynamic) whose studyis crucial for the understanding of climate and the development of future climate models. This regionis characterized, among other things, by the nocturnal emission of radiation from atoms and molecules (radiationnightglow) and allowing, thanks to observation at ground level or from satellite platforms,to obtain information on these processes. There is therefore a great interest in the study of nightglow radiation : the observation of the phenomenaimpacting radiation in the MLT with the goal of understanding climate.The purpose of the thesis is to study the various dynamic phenomena involved in the variabilityof the radiation emitted in the MLT by the OH species, which is one of the tracers of the local dynamics.A measurement campaign was carried out in collaboration with Latmos (Laboratory of Atmospheres, Environments, Observations, etc.).and IMCCE (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides) at the Haute-Provence observatoryduring the night of December 12 to 13, 2017 corresponding to the peak of activity of the Geminides.(meteor shower). An InGaAs SWIR (Short-Wave InfRared) camera imaged the radiation emitted by theOH molecule at an altitude of 87 km. A Rayleigh lidar measured the temperature profile as a function of altitude and time and an array of microbarometers measured fluctuations in ground pressure.The work is focused on the detection and propagation of infrasound in the lower thermosphere produced at the surface and the propagation of gravity waves through the disturbed mesosphere during a mesospheric inversion.The work undertaken has shown the important impact of the inversion on the vertical propagation of gravity waves and on the infrasound activity

La station lidar de la Réunion permet depuis 1994 de déterminer des profils de température atmosphérique par le biais d'un code d'inversion. Une analyse d'intercomparaison a montré le bon comportement de ce code. L'implémentation d'une voie supplémentaire d'acquisition lidar en 1999 a permis une meilleur estimation de la température atmosphérique. Cependant, une correction est nécessaire lors de contaminations par des milieux denses de particules. Les signaux lidar nécessitent donc une attention particulière d'autant qu'ils portent des signatures d'ondes de gravité dont l'énergie, calculée , varie suivant les mois de l'année. La climatologie en température de la moyenne atmosphère au dessus de la Réunion et sa comparaison avec différents modèles climatologiques ont mis en évidence des écarts attendus du fait du nombre pas assez élevé de mesures quotidiennes de bonnes résolutions dans l'hémisphère sud et notamment dans la zone subtropicale
Since 1994, Réunion lidar station has got technique to estimate atmospheric temperature profiles using an inversion code. An intercomparison analysis showed good performance of this code. In 1999, implementation of raman channel allowed us to estimate best values of higher tropospheric and the lower stratospheric temperature data. However, a correction is required to resolve good quality data during contamination of data due to dense media of particules. This observation is needed to take into account to identify small scales structure as gravity waves that energy changes according to the latitude and the season. The temperature climatology of the middle atmosphere over la Reunion and its comparison with different model climatologies highlighted some expected deviations due to the lack of reliability in daily measurements with a good resolution over the sub-tropical zone in the southern hemisphere

Une forte variabilité spatio-temporelle des brises et des températures aux échelles fines peut se mettre en place au niveau de la surface lors des situations atmosphériques radiatives (vent < 3m/s et ciel dégagé), et favoriser la mise en place de phénomènes localisés comme le gel printanier dans les cultures sensibles, ou l'augmentation localisée des taux de polluants dans les agglomérations. Il s'agit de comprendre les relations existant entre la variabilité spatio-temporelle des grandeurs physiques (vent et températures) et certaines caractéristiques de l'espace (relief, répartition de la végétation, bâti), puis de caractériser les phénomènes (gel et concentration de polluant) à partir des connaissances relatives au système atmosphère/surface. L'étude utlise la modélisation et l'expérimentation. La modélisation est basée sur la construction d'un SIG associant plusieurs logiciels, enrichie par des bases de données, et validée par l'expérimentation de terrain. L'analyse morphométrique du relief permet de caractériser le champ des brises au niveau de la surface. - Dans les espaces ruraux (vignobles champenois, vallée de la Durance), les brises agissent sur le champ de températures (poches de basses Tʿ dans les cuvettes et les replats dues au ralentissement ou à la stagnation des écoulements). L'étude de l'occupation du sol complète l'analyse du champ de températures. Des différences de plusieurs Cʿ sont constatées suivant les caractéristiques de la végétation. Le SIG permet de représenter le potentiel de refroidissement des sites- Dans les espaces urbains (Paris et Lyon), les brises se mettent en place suivant la direction de la pente et du réseau de rues. La répartition du volume bâti joue un rôle sur l'accumulation et la restitution de l'énergie radiative et contribue à la mise en place de brises de compensation. La combinaison des deux systèmes peut déplacer les polluants et contribuer à une concentration dans les secteurs de convergence.

L'effet Soret se produit lorsqu'un mélange fluide dense est soumis à un gradient de température. La réponse du système est l'apparition de gradients de fraction molaire, quantifiée par le coefficient de Soret. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de décrire le rôle des interactions intermoléculaires sur le coefficient de Soret Il est déjà connu que dans des mélanges simples le coefficient de Soret varie peu avec la fraction molaire moyenne du mélange, mais certains systèmes associés (mélange eau éthanol) voient leur coefficient de Soret fortement varier avec le titre molaire et change de signe (une espèce qui avait tendance à s'enrichir côté froid va s'enrichir côté chaud). La dépendance du coefficient de Soret avec la fraction molaire est donnée par la nature des interactions entre espèces différentes en utilisant la dynamique moléculaire. Lors d'une caractérisation thermodynamique des systèmes étudiés, nous avons pu trouver une corrélation forte entre le coefficient de Soret et les propriétés d'excès du mélange. En utilisant et améliorant une approche théorique dévelopée par Prigogine le coefficient de Soret peut être prédit à l'aide de propriétés de diffusion, décrite comme un processus activé. Cet approche fut quantitativement validée sur des mélanges modèles mais aussi avec un très bon accord sur le mélange eau éthanol. En particulier la fraction molaire de changement de signe pour ce dernier système a été déterminée avec une précision de l'ordre de 1%
The Soret effect occurs when a dense fluid mixture is subjected to a thermal gradient. The response of the system lies in molar fraction gradients, and the overall effect is quantified by the so called Soret coefficient. As was already shown it depends on several physical parameters such as the mass difference between the two species nontheless we showed that chemical specific interactions between them also strongly affect the value and the sign of this coefficient. We generelized this observation, using both equilibrium and nonequilibrium molecular dynamics, with a thermodynamic function that is proportional to the Soret coefficient, and that links strongly excess properties with this nonequilibrium behaviour. Using a thyeretical approach from Prigogine we derived a new model in order to predict the Soret coefficient that gives quantitative agreement for simple fluids and even on associated mixtures such as water ethanol we predicted the molar fraction at which the Soret coefficient changes its sign with a precision of 1%

L'est du maroc est une vaste region, largement ouverte a l'est sur l'algerie, vers le sud sur le sahara et vers le nord sur la mediterranee. Cette situation geographique confere a son climat et en particulier son climat thermique une originalite. L'etude des caracteres thermiques menee ici s'inscrit dans l'optique d'une demarche de description, d'un essai d'interpretation et d'explication. La premiere partie aborde la presentation des stations thermiques et la critique des donnees qui a revele une difficulte de disposition de donnees precises. L'elimination de certaines stations, le comblement de lacunes et l'application des tests de controle d'homogeneite, constituent une etape fondamentale dans l'elaboration de la base de donnees c'est a partir d'un apercu sur le regime thermique annuel et un decoupage saisonnier en fonction des moyennes mensuelles, fondes sur des stations etalons, qu'une disparite thermique spatiale est apparue. D'ou la necessite d'une ebauche de regionalisation thermique comme hypothese de depart. La variabilite structurelle, le premier critere pour examiner cette hypothese, degage une variabilite extraordinaire a l'echelle quotidienne qui s'accentue du nord vers le sud. Cette variabilite oppose principalement la saison stable qui est l'ete (juillet, aout) et les saisons intermediaires caracterisees par une variabilite tres prononcee.

Avec le développement des nouveaux procédés de frittage, les cycles thermiques sont de plus en plus rapides. De tels cycles thermiques entraînent le développement de gradients thermiques au sein du matériau. Se pose alors la question des conséquences de ces gradients sur la frittabilité des matériaux. Dans ce cadre, cette étude a pour objectif d'apporter une meilleure compréhension du rôle des gradients de température au cours du frittage de l'alumine. Pour cela, un four a été mis au point. Grâce à ce four, les effets d'un gradient thermique ont pu être étudiés indépendamment d'une vitesse de chauffe rapide. Des comparaisons ont été faites entre frittage conventionnel et frittage sous gradient thermique (pour une même vitesse de chauffe et une même période isotherme). Les résultats expérimentaux ont montré qu'un gradient thermique appliqué dans le stade initial du frittage conduit à un retard de chute de surface spécifique et au final à un accroissement de la densification. De plus, il a été montré qu'un gradient thermique appliqué au début du frittage peut modifier la mobilité des impuretés. Si le gradient thermique est appliqué dans les stades intermédiaire et final du frittage, il conduit à d'importants changements dans les caractéristiques du matériau final : une augmentation de la densification et une réduction de taille moyenne des grains s'opèrent simultanément. Ces résultats ont été corrélés au développement de contraintes dans le matériau. A partir de ces considérations et des caractéristiques des poudres étudiées, un modèle de frittage a été développé (type bingham). Les simulations effectuées à partir de ce modèle montrent, contrairement au modèle classiquement utilisé pour décrire le frittage (modèle newtonien), une bonne adéquation avec les résultats expérimentaux
With the development of the new sintering processes, thermal cycles become more and more shorter. Such thermal cycles lead to thermal gradients development into the sample. Then, a question can be asked : What are the consequences of these gradients on material sinterability. Within this framework, this study aims to bring a better understanding of the temperature gradient effects on alumina sintering. For that, a furnace was developed. Thanks to this furnace, the effects of a thermal gradient have been investigated independently of a fast heating rate. Comparisons were performed between sintering with and without thermal gradient (for the same heating rate and same annealing period). Experimental results showed that a thermal gradient applied in the initial stage of sintering conducts to a delay of the specific surface area drop and finally to an increase of densification. Moreover, it was shown that a thermal gradient applied at the beginning of sintering can modify the impurities' mobility. If the gradient is applied during the intermediary and final stage of sintering, it leads to important changes in the characteristics of the final material : an increase of densification and a reduction of the average particle size occur simultaneously. These results were correlated with the development of internal stresses in the material. From these considerations and characteristics of the studied powders, a model of sintering was developed using bingham-like constitutive equations. The simulations carried out starting from this model showed, contrary to the model classically used to describe sintering (newtonian model), a good adequacy with the experimental results

La convection thermosolutale, due, à la fois, à des gradients de température et de concentration, a de nombreuses applications en milieu naturel et dans le domaine industriel comme la dispersion d'un contaminant dans une nappe phréatique et la dynamique des fluides d'un réservoir géothermique. En utilisant les méthodes de la théorie linéaire bi et tridimensionelle des instabilités absolues et convectives, la nature de l'instabilité est étudiée à l'apparition de la convection dans un modèle de convection dans une couche de milieu poreux saturé horizontale en présence de gradients de concentration et de température et d'un écoulement moyen. Tout d'abord, les modes normaux sont analysés et les valeurs critiques du nombre de Rayleigh thermique verticale, Rv, le nombre d'onde vectorielle, (k, l) et la fréquence, ω, sont obtenus pour un ensemble de valeurs des nombres de Rayleigh thermique et solutal horizontaux, du nombre de Rayleigh solutal vertical et le nombre de Péclet horizontal. Dans les calculs, la méthode de colocation pseudo-spectrale de Chebyshev ayant une haute précision est utilisée. Ensuite, une dichotomie entre l'instabilité absolue et l'instabilité convective à l'émergence de la convection tridimensionnelle dans un ensemble d'état de base donnée par les solutions analytiques exactes des équations d'états du mouvement du modèle est mise en évidence. De plus, nous traitons des cas pour lesquels l'émergence de la convection a le caractère d'instabilité convective. Nous déterminons la valeur de Rv à laquelle la transition de la convection à l'instabilité absolue a lieu et calculons les caractéristiques physiques du paquet d'ondes émergeant absolument instable
Thermosolutale convection, due both to temperature and concentration gradients, has many applications in nature and industry. This phenomenon plays a role in the dispersion of a contaminant in ground water and the fluid dynamics of a geothermal reservoir. By using the methods of the theory of two- and three-dimensional linear absolute and convective instabilities, we examine the nature of the instability at the onset of convection in a model of convection in an extended horizontal layer of a saturated porous medium with either horizontal or vertical salinity and inclined temperature gradients, and horizontal throughflow. First, normal modes are analysed and the critical values of the vertical thermal Rayleigh number, Rv, wavenumber vector, (k, l) and frequency, ω, are obtained for a variety of values of the horizontal thermal and salinity Rayleigh numbers, Rh and Sh, respectively, the vertical salinity Rayleigh number Sv and the horizontal Péclet number, Qh. In the computations, a high precision pseudo-spectral Chebyshev-collocation method is used. Then, it is revealed that there exists an absolute/convective instability dichotomy at the onset of three-dimensional convection in a set of the base states given by exact analytic solutions of the equations of motion in the model. Further, we treat the parameter cases in which the onset of convection has the character of convective instability and occurs through longitudinal modes. We determine the value Rvt of Rv at which the transition from convective to absolute instability takes place and compute the physical characteristics of the emerging absolutely unstable wavepacket

La these porte sur les effets d'anisotropie induits par croissance d'interfacerugueuse en solidification directionnelle. Ceux-ci se manifestent notamment par des directions de croissance variables des structures et des phenomenes morpho- logiques associées importants : dissymetrie, long cortege de branchements, instabilites. Cette etude est menee dans un premier temps sur des structures homogenes avant d'^etre etendue a des situations inhomogenes. Lorsque la vitesse de croissance augmente, la direction de croissance des dendrites s'oriente depuis une direction macroscopique donnee par le gradient thermique jusqu'a une direction microscopique axée par les symetries cristallines. Leur etude experimentale exhaustive a fourni ici un grand nombre de donnees dont le traitement a revele une symetrie interne. Celle-ci conduit a la selection d'une loi d'orientation fonction du nombre de Peclet et de l'ecart entre les directions fixes macroscopique et microscopique du probleme. Une nouvelle definition de la taille caracteristique des structures a cependant permis d'exprimer l'orientation relative des dendrites en fonction du seul nombre de Peclet par une courbe devenue independante de l'angle entre les deux directions fixes. La nouvelle loi ainsi obtenue est universelle car elle est independante de l'intensite du gradient thermique, des caracteristiques d'anisotropie et m^eme de la nature de l'alliage solidifie. Enfin, l'application locale aux fronts inhomogenes des resultats obtenus sur les fronts homogenes permettent de comprendre la dynamique propre engendree par des variations de taille de structures, d'orientation et d'intensite du gradient thermique
The thesis adresses the implications of anisotropy induced by rough interface growth in directional solidification. They notably include variable growth directions and dramatic morphological effects such as asymmetry, set of very large sidebranches and instabilities. The study is first focused on homogeneous structures before being widened to inhomogeneous situations. As the growth velocity increases, the growth direction of dendrites turns from a macroscopic direction given by the thermal gradient to a microscopic direction prescribed by the crystalline symmetries. Their exhaustive experimental study has provided here a large number of data whose analysis reveals an internal symmetry. This symmetry leads to the selection of an orientation's law that is function of the Peclet number and of the angular distance between the fixed directions (thermal gradient and anisotropy). However, a new definition of the characteristic size of the growth structures has led the relative orientation of dendrites to only depend on the Peclet number and to be made independant of the angle between the two prescribed directions. This new law is universal since it is no longer parametrized by the intensity of the thermal gradient, the anisotropy features and the nature of the solidified alloy. Finally, the results obtained on homogeneous fronts are locally applied to inhomogeneous fronts. This enables the understanding of the dynamics implied by the variations of structure size, thermal gradient orientation and thermal gradient intensity

L'étude de l'effet des gradients thermiques sur les ouvrages d'art est un travail qui a été engagé de longue date dans le réseau des laboratoires des ponts et chaussées. L'étude a eu pour objectifs les points suivants : rassembler les dossiers existants et constituer une bibliothèque de données, continuer les mesures sur sites en s'intéressant à d'autres paramètres : ensoleillement et effet du vent notamment, déboucher sur des modèles de calcul prévisionnels simples mais réalistes. Les principaux résultats obtenus sont : distinction de deux grands types d'ouvrages : les ponts à mesures et les ponts-dalles, les ouvrages en béton léger ne sont pas plus sollicités que les ouvrages en béton traditionnel, proposition d'un profil de calcul non linéaire pour les ponts à nervures

On sait aujourd'hui que les processus stratosphériques jouent un rôle important dans le système climatique et leur étude est donc de grande importance pour la communauté scientifique. Les changements à long terme observés dans la stratosphère comprennent l'augmentation des gaz à effet de serre, de la vapeur d'eau, la diminution de l'ozone et un refroidissement systématique de cette région de l'atmosphère pendant les deux dernières décennies (1980-2000). Cette recherche est dédiée à la quantification des changements à long terme de la structure thermique et dynamique de la stratosphère et à l'attribution des causes des changements observés, et en particulier l'effet de la diminution de l'ozone stratosphérique. Le travail a été mené pour les vingt dernières années, où des mesures globales de la stratosphère existent; les analyses effectuées ont été ensuite couplées avec des simulations GCM pour quantifier le rôle de la diminution de l'ozone sur les changements à long terme observés. Trois bases de données (températures mensuelles) résultant d'analyses de données satellitaires et/ou de radiosondages ont été considérées : la base TOVS/3I fournit une description de la basse stratosphère à haute résolution spatiale pour une période de 8 ans; la base FUB a une résolution spatiale moins bonne mais est disponible pour une période plus longue; enfin, la base SSU/MSU couvre les vingt dernières années et surtout la totalité de la stratosphère, mais avec une résolution verticale plus faible. Un modèle de régression linéaire multiparamétrique, qui permet de séparer l'effet de la variabilité naturelle de la tendance à long terme, a été utilisé. Dans un premier temps, une analyse détaillée de l'impact des différents facteurs de variabilité de la température stratosphérique été réalisée. Les forçages considérés sont: l'Oscillation Quasi-Biennale (QBO), l'ENSO, la variabilité de 11 ans associée au cycle solaire, et le mode de variabilité extratropicale connu sous le nom d'Oscillation Arctique (AO). Nous montrons tout d'abord que l'amplitude de la réponse de la température à ces forçages peut être du même ordre de grandeur que les tendances calculées. Ensuite, les tendances de la température sont décrites en fonction de l'altitude, de la latitude et de la saison; elles montrent un refroidissement général de la stratosphère, avec une amplitude maximale en moyenne globale dans la haute stratosphère de l'hémisphère nord (de l'ordre de 3 K/décennie); le refroidissement se réduit dans la moyenne stratosphère pour atteindre 1 K/décennie en moyenne globale dans la basse stratosphère (mais avec une structure fortement dépendante de la latitude). L'analyse des températures nous permet aussi de mettre en évidence, de façon indirecte, un affaiblissement de la circulation moyenne de la stratosphère. Pour étudier le rôle de la diminution d'ozone stratosphérique sur les champs dynamiques et thermiques, nous avons enfin considéré deux ensembles de simulations GCM de type « transitoire »; en entrée des simulations, le premier ensemble considère les conditions prévalant avant la diminution de l'ozone, alors que le deuxième inclut les tendances d'ozone observées en moyenne zonale et mensuelle (dite « simulation ozone »). Les tendances de température simulées ont été comparées entre elles. Les résultats indiquent que la diminution de l'ozone stratosphérique est responsable du refroidissement observé à hauteur de 60% dans la haute stratosphère et de 30% dans la basse stratosphère. Si le refroidissement de la haute et moyenne stratosphère est bien reproduit par les simulations ozone, dans la basse stratosphère il est sous-estimé, très probablement à cause de l'effet des tendances de vapeur d'eau, qui n'ont pas été prises en compte dans les simulations. Le refroidissement pendant le printemps Arctique dans la basse stratosphère est observé, mais non complètement reproduit. Enfin, les simulations ozone indiquent une modification dans l'activité des ondes qui se propagent dans la basse stratosphère, observée à travers l'étude de la composante verticale du flux d'Eliassen-Palm.

Si on le compare aux différentes sources d'énergie couramment utilisées, l'éolien reste un secteur encore relativement jeune. Par contre, en observant l'évolufion de la puissance éolienne mondiale depuis quelques années, on note, depuis 1994, une croissance annuelle de près de 30%. Au moment d'écrire ces lignes, celle-ci se chiffre à environ 115 GW. Cette hausse s'explique en partie par le fait que la production d'énergie par le vent devient une altemafive de plus en plus concurrentielle. La nécessité de réduire nos émissions de gaz à effet de serre aidant, la production d'énergie par des sources renouvelables est de plus en plus envisagée. Comme tout système de production d'énergie, si on désire l'utiliser efficacement, il est essentiel de bien en connaître la source. 11 faut donc, avant l'installation d'une éolienne, effectuer une quantification de la ressource présente sur le site envisagé. Celle-ci passe, entre autre, par la mesure de vent. 11 est à noter que, comme pour toute autre mesure, cette dernière est entourée d'une certaine incertitude. Une part de cette instabilité est rattachée à la transposition de l'étalonnage de l'appareil de mesure des conditions de laboratoire aux condifions atmosphériques réelles. La présente étude se consacre à cette problématique en tentant de vérifier l'influence de la température, du choix des instruments et de la composante verticale de vitesse sur la mesure de vent à l'aide d'anémomètres à coupoles et à hélice. Pour ce faire, différents anémomètres et enregistreurs de données ufilisés par l'industrie sont à l'étude. Les enregistreurs utilisés sont : le Go-logger de Ohmega, le Symphonie de NRG et le Nomad2 de Second Wind. Les anémomètres testés sont : le NRG#40, le NRG IceFreelII, le Riso P2546A, le RMY-5103 et le RMY-5305. Avant le début du projet, ces instruments ont été installés sur une tour de mesure de 20 mètres. Les données recueillies lors de cette parfie du projet ont permis de déterminer les caractéristiques du système de mesure et leurs effets sur la collecte de données. La seconde partie du projet consiste en une analyse en soufflerie de la dépendance en température de la mesure effectuée par les divers instruments. Également, diverses configurations de connections ont été testées. Les résultats découlant de la mesure extérieure n'ont permis aucune conclusion quant à une influence notable de la température. Ceci s'explique par le fait que la plage de températures observée ne fut pas assez étendue. Pour ce qui est de l'influence de la vitesse verticale, il est reconnu que certains anémomètres y sont très sensible. Toutefois, les faibles vitesses verticales observées n'ont permises aucune conclusion quant à une influence notable. 11 a tout de même été noté que la comparaison de données temporelles correspondantes entre deux enregistreurs peut présenter des résultats très divergents. Pour ce qui est des tests en soufflerie, la plage de température parcourue, de - 5°C à 25°C, n'a pas permis de constater une influence marquée de la variation de température. Les tests d'interconnexion des appareils ont toutefois démontrés des problèmes de traitement avec l'enregistreur de données Ohmega Go-logger. La mesure des signaux des anémomètres R.M. Young s'est avérée erronée car, pour une portion de la plage de vitesse adoptée, leur fréquence dépasse la limite de lecture de l'enregistreur. Des problèmes d'instabilité de la lecture de l'anémomètre NRG IcefreellI ont également été observés pour les vitesses de 6 à lOm/s

L'objet de cette thèse traite du dépôt de couches minces photocatalytiques de dioxyde de titane par l'utilisation d'un dispositif plasma à la pression atmosphérique. Le dispositif industriel utilisé permet le traitement du substrat en post-décharge à basse température. L'objectif à terme est le développement d'un procédé de dépôt en vue de recouvrir des pièces 3D thermosensibles d'un revêtement autonettoyant à moindre coût. Après avoir mis en évidence les bonnes propriétés photocatalytiques des dépôts effectués dans le cadre de cette thèse, le présent travail s'est focalisé sur la compréhension des mécanismes responsables cette photocatalycité. Pour ce faire, trois séries de dépôts correspondant à trois températures de substrat différentes ont été étudiées selon leur composition chimique, leurs mécanismes de croissance et leur cristallinité. Il ressort de cette étude que la photoactivité des dépôts est essentiellement le fait de leur importante surface spécifique ; la cristallinité, bien que présente à haute température de substrat, semblant avoir une influence moindre. Cette surface spécifique est quant à elle due à la croissance d'agglomérats, dont l'adhésion au dépôt diminue avec leur taille. Formés en phase gaz dans des boucles de recirculation, ceux-ci semblent se développer du fait de multiples phénomènes : croissance CVD à leur surface, « agglomération de surface » et « redépôt ». Aussi, il apparait qu'à débit de précurseur donné, leur nombre et leur taille sont deux facteurs intimement liés. Ainsi, en vue de l'optimisation du procédé de dépôt, la maîtrise de leur formation est nécessaire. Celle-ci passe par la diminution du débit de précurseur, de la puissance incidente et de l'ensemble des débits de gaz, telles sont les perspectives principales de ce travail
This PhD work deals with the deposition of photocatalytic thin films of titanium dioxide at low temperature in the post-discharge of an atmospheric pressure plasma process. The main objective is the development of a low cost route for the deposition of self-cleaning coatings on 3D thermosensitive substrates. The deposited coatings present good photocatalytic properties which origin is firstly investigated. The elemental composition, the growth mechanisms and the crystallinity of three series of coatings corresponding to three different deposition temperatures are studied. The high specific surface of the coatings, due to the growth of agglomerates, appears to be the main parameter responsible for such photocatalytic properties. But these agglomerates are also responsible for the poor mechanical properties of the coatings as their adhesion decreases with their size. These agglomerates are formed in gas phase in recirculation loops and develop through multiple phenomena: CVD growth, agglomeration at the surface of the coating and redeposition due to the influence of the post-discharge on the surface of the coating. Moreover, at a given precursor flow rate, their number and their size are interlocked. Thus, with the aim of optimizing the deposition process, the control of the formation of such structures through the decrease of the precursor flow rate, the power input and the gas flows are mandatory and are a perspective of this PhD work

On désigne sous le nom de radar un système qui illumine une portion de l’espace avec une onde électromagnétique et reçoit les ondes réfléchies par les objets qui s’y trouvent. Il permet de détecter leur existence et de déterminer certaines caractéristiques de ces objets. Les mesures de "Section Efficace Radar" (SER) effectuées à l’ONERA montrent que les entrées d’air se comportent comme des "catadioptres" qui réfléchissent les ondes radars dans leur direction d’incidence. Au cours de cette étude, un certain nombre de procédés a été exploré pour la réduction de la SER des aéronefs à partir de décharges électriques dans des écoulements d’air autour de la pression atmosphérique. Le calcul de l’absorption d’une onde EM par un plasma homogène montre l’importance du nombre total d’électrons Ne nécessaire pour une atténuation significative dans l’air ambiant ionisé. Cependant, le maintien des électrons libres s’avère difficile dans un mélange N2 - O2 (excitation vibrationnelle résonnante de la molécule N2 par les électrons et l’attachement électronique sur la molécule O2). Seul le détachement des ions négatifs O2- par l’oxygène excitée O2(a1Dg) produit dans la décharge pourrait être susceptible de maintenir une densité électronique de l’ordre de 1012 cm-3. Enfin, les problèmes de stabilité des décharges électriques à haute pression limitent encore d’avantage les possibilités d’utilisation de ces plasmas d’air pour la furtivité. Toutefois, deux types de décharges susceptibles de surmonter ces inconvénients ont été mis en évidence : la décharge luminescente pointe négative – plan (PNP) et la décharge à régulation dynamique (DRD)
We indicate under the name of radar a system which illuminates a portion space with an electromagnetic wave and receives waves reflected by objects which are there. It makes it possible to detect their existence and to determine characteristics of these objects. Measurements of Radar Cross Section (RCS) carried out with ONERA show that the air intake behaves as reflectors which reflect waves radars in their direction of incidence. During this study, a number of processes was explored for the SER reduction of aircraft starting from electric discharges in flows of air around atmospheric pressure. Absorption calculs of a wave EM by a homogeneous plasma shows the importance of electrons number Ne necessary for a significant attenuation in the ionized ambient air. However, the maintenance of free electrons proves to be difficult in a mixture N2 - O2 (vibrationel excitation of molecule N2 by electrons and electronic attachment on the molecule O2). Only detachment of negative ions O2- by excited oxygen O2(a1Dg) produced in the discharge could be likely to maintain a density electronic of about 1012 cm-3. Lastly, stability problems of the electric discharges still limit the use of air plasmas for the furtivity a high pressure. However, two types of discharges likely to overcome these disadvantages were put in evidence: glow discharge negative point - plan (NPP) and discharge a dynamic regulation (DDR)

La température de surface de l'océan (SST) est depuis l'avènement des satellites, l'une des variables océaniques la mieux observée. Les modèles réalistes de circulation générale océanique ne la prennent pourtant pas en compte explicitement dans leur fonction de forçage. Dans cette dernière, seules interviennent les variables atmosphériques à proximité de la surface (température, humidité, vitesse du vent, radiations descendantes et précipitations) connues pour être entachées d'incertitudes importantes dès lors qu'on considère l'objectif d'étudier la variabilité à long terme de l'océan et son rôle climatique. La SST est alors classiquement utilisée en assimilation de données pour contraindre l'état du modèle vers une solution en accord avec les observations mais sans corriger la fonction de forçage. Cette approche présente cependant les inconvénients de l'incohérence existant potentiellement entre la solution " forcée " et " assimilée ". On se propose dans cette thèse de développer dans un contexte réaliste une méthode d'assimilation de données de SST observée pour corriger les paramètres de forçage atmosphérique sans correction de l'état océanique. Le jeu de forçage faisant l'objet de ces corrections est composé des variables atmosphériques issues de la réanalyse ERAinterim entre 1989 et 2007. On utilise pour l'estimation de paramètres une méthode séquentielle basée sur le filtre de Kalman, où le vecteur d'état est augmenté des variables de forçage dont la distribution de probabilité a priori est évaluée via des expériences d'ensemble. On évalue ainsi des corrections de forçage mensuelles applicables dans un modèle libre pour la période 1989-2007 en assimilant la SST issue de la base de données de Hurrel (Hurrel, 2008), ainsi qu'une climatologie de salinité de surface (Levitus, 1994). Cette étude démontre la faisabilité d'une telle démarche dans un contexte réaliste, ainsi que l'amélioration de la représentation des flux océan-atmosphère par l'exploitation d'observations de la surface de l'océan.

Les plasmas froids sont des gaz partiellement ionisés, très riches d’un point de vue physico-chimique. Cette propriété se retrouve dans des plasmas froids aujourd’hui générés à pression atmosphérique et température ambiante et a été mise à profit depuis une quinzaine d’années environ pour des applications biomédicales (hématologie, dermatologie, cancérologie, odontologie etc…). L’efficacité de ces plasmas froids dans le domaine de la médecine a été prouvée par de nombreuses études. Cependant, les phénomènes biologiques mis en jeu ne sont pas encore bien compris, et il primordial de savoir quels pourraient être les éventuels effets secondaires indésirables de ces milieux ionisés réactifs. Le premier niveau d’interaction des plasmas avec le vivant est celui avec les milieux liquides, qui sont présents en surface des tissus, des cellules in vivo ou en culture. Depuis une décennie, une attention particulière a donc été portée aux interactions des plasmas avec les liquides, pour apporter un niveau de compréhension supplémentaire. La compréhension de ces interactions a constitué l’axe de ce travail. Différents réacteurs à plasmas froids (générés à pression atmosphérique et température ambiante) ont été développés, notamment afin de contrôler les interactions du plasma avec l’air ambiant qui peuvent être problématiques pour les applications visées. La nature du gaz servant à initier le plasma a été modifiée, pour connaître son influence sur la réactivité chimique de la phase gaz. Pour cela, des mesures de spectroscopie d’émission optique (SEO) ont été nécessaires. Par ailleurs, de nouveaux capteurs électrochimiques et des approches méthodologiques ont été développés pour identifier et quantifier les espèces réactives de l’oxygène et de l’azote (RONS) produites dans des milieux liquides physiologiques, exposés à ces gaz ionisés. Les analyses électrochimiques ont été combinées à de la spectroscopie d’absorption UV-visible ainsi qu’à d’autres méthodes de chimie (pH-métrie/conductimétrie). Un des objectifs visés est d’établir une corrélation entre les espèces réactives générées dans la phase gaz et dans la phase liquide. Enfin, des expérimentations nous ont permis d’analyser la production des RONS dans des liquides in situ en temps réel. Les mesures de SEO montrent qu’il existe de nombreuses espèces chimiques excitées au sein des différents plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc…). Les analyses de la phase liquide ont révélé la présence d’espèces stables de l’oxygène et de l’azote (H2O2, NO2-, NO3-), directement reliées aux espèces détectées dans les plasmas. De plus, les diverses méthodologies d’analyse chimique mises en place ont permis la détection et la quantification de RONS tels que l’anion peroxynitrite ONOO-. L’ensemble des résultats obtenus devrait permettre d’appréhender de façon plus fine les effets induits par différents plasmas froids dans des milieux liquides physiologiques afin d’établir un lien avec les études menées sur des cellules en culture et sur la peau dans le cadre d’un programme de recherche financé par l’ANR, Agence Nationale de la recherche
Cold plasmas are partially ionized gases, very rich in a physico-chemical point of view. This property characterizes cold plasmas today generated at atmospheric pressure and ambient temperature and was used since about fifteen years approximately for biomedical applications (haematology, dermatology, cancer research, odontology etc.). The efficiency of these cold plasmas in the field of the medicine was proved by numerous studies. However, the involved biological phenomena are not still well included, and it is essential to know what could be the possible unwanted side effects of these reactive ionized gases. The first level of interaction of plasmas with living matter is the one with the liquid phase, which is present on the tissue surface, in vivo cells or in culture. For a decade, a particular attention was thus worn in the interactions of plasmas with liquids, to bring a level of additional understanding. The understanding of these interactions constituted the axis of this work. Various cold plasmas reactors (generated at atmospheric pressure and ambient temperature) were developed, in order to control the interactions of these plasmas with the ambient air which can be problematic for the aimed applications. The nature of the gas used to initiate the plasma was modified, to know its influence on the chemical reactivity of the gas phase. For that purpose, measurements of optical emissive spectroscopy (OES) were necessary. Besides, new electrochemical sensors and methodological approaches were developed in order to identify and quantify the reactive nitrogen and oxygen (RONS) produced in physiological liquid media, exposed to these ionized gases. The electrochemical analyses were combined UV-visible absorption spectroscopy as well as other methods of chemistry (pH-metry/conductimetry). One of the aimed objectives is to establish a correlation between the reactive species generated in the gas phase and in the liquid phase. Finally, experiments allowed us to analyze the production of RONS in liquids in situ and in real time. OES measurements showed that there are numerous chemical species generated in various plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc.). The analyses of the liquid phase revealed the presence of stable oxygen and nitrogen species (H2O2, NO2-, NO3-), directly correlated with the species detected in plasmas. Furthermore, the diverse methodologies of chemical analysis allowed the detection and quantification of RONS such as the peroxynitrite anion ONOO-. The obtained results should allow to arrest in a finer way the effects led by various cold plasmas in physiological liquid media to establish links with the studies led on cultured cells and on skin within the framework of a research program financed by the ANR, National Agency of the Research

Les simulations numériques RANS, utilisées en aérodynamique pour évaluer la performance d'une forme, sont coûteuses en temps de calcul. Comme une optimisation nécessite l'étude de plusieurs dizaines de formes différentes, ce coût limite le champ des problèmes envisageables. C'est donc en employant une technique efficace pour le calcul de gradients (méthode adjointe) et un algorithme d'optimisation par gradient (méthode quasi-Newton) que sont habituellement traités les problèmes de minimisation de traînée en conception à Airbus. Cet algorithme converge très rapidement, mais vers un optimum local. Dans ce contexte, un nouvel optimiseur basé sur des surfaces de réponse construites par une méthode de Krigeage est proposé. Appliqué sur différents cas tests (profil, voilure, configuration complète), celui-ci semble effectivement apporter de nouvelles possibilités aux concepteurs : à un surcout modéré, la solution obtenue est meilleure. De plus, cet optimiseur semble aussi capable de traiter des problèmes de grande dimension (48 variables) en interpolant le vecteur gradient aux points de construction du Krigeage. En optimisation multidisciplinaire, les surfaces de réponse sont largement employées pour échanger facilement des données entre différentes disciplines. Ainsi, une approche d'optimisation bi-niveau avec couplage fluide/structure par surface de réponse est étudiée. L'application considérée traite de l'intégration d'une installation motrice (positionnement) sur un avion de transport civil.

Les cycles couplés des aérosols, de la vapeur d’eau et des nuages sont à l’heure actuelle un domaine de recherche dynamique au cœur d’enjeux climatiques et météorologiques. Une meilleure compréhension des interactions entre ces différents cycles atmosphériques doit permettre de mieux appréhender les processus conduisant à des évènements météorologiques extrêmes et également de diminuer les incertitudes des projections climatiques, en grande partie liées aux interactions aérosols – nuages. Contribuant à ces efforts, les travaux présentés dans cette thèse sont fondés sur l'analyse d'observations expérimentales de terrain autour d’un instrument de télédétection émergent. Il s’agit d’un lidar Raman météorologique transportable capable de mesurer simultanément la température thermodynamique, le contenu en vapeur d'eau et les propriétés optiques des aérosols, dans la colonne atmosphérique. Cet instrument, développé au LSCE et nommé WALI, permet des observations continues dans la basse et moyenne troposphère avec une précision et des résolutions verticale et temporelle en adéquation avec les objectifs de ruptures énoncés par l’OMM. En premier lieu, le bilan de liaison de la chaîne d’acquisition de la température basée sur la spectroscopie Raman rotationnelle, nouvellement implémentée sur le lidar, a été obtenu à l’aide d’une modélisation directe – inverse. Les premières mesures de température par lidar, conduites durant une période très contrastée en température marquée par l’occurrence d’une vague de froid, ont permis une comparaison avec les sorties de modèles de prévisions météorologiques à méso-échelle (AROME/Météo-France) et globale (ERA5/ECMWF) et l'instrument IASI embarqué sur les satellites de la série METOP. Lors d’une configuration météorologique hivernale analogue ayant induit des épisodes de pollution majeurs en Île-de-France, un suivi des propriétés optiques des aérosols a été effectué. Enfin, une campagne de mesure multi-instruments incluant un volet aéroporté a été conduite aux abords du lac d’Annecy, avec une stratégie originale couplant la télédétection et l'observation in situ. Elle a permis une analyse préliminaire du cycle de l'eau dans un environnement montagneux complexe, incluant les liens entre la vapeur d'eau atmosphérique, les nuages, les aérosols et le lac. Le lidar Raman météorologique s’avère être un outil idoine pour étudier ces processus
The coupled cycles of aerosols, water vapor and clouds are currently a dynamic field of research at the heart of climate and weather challenges. A better understanding of the interactions between these atmospheric cycles should allow to perceive the processes leading to extreme weather events and to reduce the uncertainties of climate projections, largely related to aerosol-cloud interactions. In line with these efforts, the work presented in this thesis are based on the analysis of experimental field observations, around a new tool for remote sensing. It is a transportable meteorological Raman lidar capable of simultaneous measurements of the thermodynamic temperature, water vapor content and optical properties of aerosols in the atmosphere. This instrument, developed at LSCE and called WALI, allows continuous observations in the lower and middle troposphere with a precision, and vertical and temporal resolutions in line with the breakthrough requirements set by the WMO. Firstly, the link budget of the temperature acquisition channel based on rotational Raman spectroscopy, newly implemented on the lidar, has been obtained using direct - inverse modeling. The first temperature measurements by lidar, carried out during a very contrasted period in terms of temperature marked by the occurrence of a cold spell, allowed a comparison with the outputs of mesoscale (AROME/Météo-France) and global (ERA5/ECMWF) weather prediction models and the IASI instrument onboard the METOP series satellites. During a similar winter meteorological configuration that induced major pollution events in Île-de-France, the optical properties of aerosols were monitored. Finally, a multi-instrument measurement campaign, involving aircrafts, was carried out on the shores of the Annecy lake, with an original strategy coupling remote sensing and in situ observations. They allowed preliminary analyses of the water cycle in a complex mountainous environment, including the links between atmospheric water vapor, clouds, aerosols and the lake. A meteorological Raman Lidar turns out to be a suitable tool to study these processes

Afin d'améliorer la compréhension de la corrosion atmosphérique des bronzes, nous avons mis en oeuvre : - La caractérisation des composés d'étain, susceptibles d'être formés en corrosion atmosphérique, par une approche multi-analytique, la spectroscopie Mössbauer joue un rôle central (analyse sélective et quantitative). Les paramètres hyperfins et les facteurs Lamb-Mössbauer de plusieurs oxydes, sulfates et chlorures d'étain ont été déterminés. Les facteurs f sont dispersés et dépendants de température, montrant la nécessité de l'analyse à basse température. - Le développement d'un détecteur CEMS associant basse température et analyse non-destructive de surface : le dispositif a été mis en point entre 41 et 300 K. Les principaux paramètres affectant ses performances ont été étudiés et optimisés. - La réalisation d'une campagne d'exposition de 2 ans en site urbain de CuSn9, CuSn3Zn9, CuZn33 et leurs métaux purs. Les vitesses de corrosion ont été déterminées ainsi que les quantités de métaux entraînés par les eaux de pluie du fait de la solubilisation des produits de corrosion
The aim of this work is to improve our understanding of the atmospheric corrosion of bronzes. This work focuses on three axes: - The characterization of tin compounds expected in atmospheric corrosion. The Mössbauer spectroscopy which has been the main tool in our multianalytical approach, allows selective and quantitative analysis. The Mössbauer parameters and f-factors have been determined for many tin oxides, chlorides and sulfates. The f-factors are different from a compound to another and highly T-dependent which justify low temperature Mössbauer measurements. - The development of a low temperature CEMS detector to permit low temperature and non-destructive surface analysis. The detector operation has been optimized for various gases between 41 and 300 K. - The 2-years outdoor exposure in an urban site including CuSn9, CuSn3Zn9 bronzes, CuZn33 brass and pure metals. The corrosion and runoff rates have been investigated as well as the role of alloying elements in corrosion process

La mise en œuvre de missions spatiales demande à développer de nombreuses technologies clés afin de surmonter certaines étapes cruciales. L’une d’entre elle concerne la rentrée atmosphérique : lorsque le véhicule pénètre dans la couche d’atmosphère, sa vitesse relative très grande par rapport au sol va engendrer des frottements importants ainsi qu’une augmentation de pression. L’énergie cinétique de l’objet va donc être transformée en énergie thermique et chauffer le gaz en formant une onde de choc. Les températures dépendent de la vitesse initiale, de la composition de l’atmosphère et de sa pression. Le gaz ainsi chauffé va s’ioniser et devenir un plasma, il va donc transférer sa chaleur au corps de la sonde non seulement par convection mais aussi par rayonnement. Afin de se protéger, le véhicule dispose d’un bouclier thermique pouvant résister aux phénomènes extrêmes rencontrés lors de la descente. Les contraintes supplémentaires vont imposer une géométrie particulière et un lourd bouclier. Ainsi l’objectif est d’avoir les protections les plus légères et efficaces possibles afin de permettre à la sonde de maximiser son emport en équipement scientifique. Pour cela, un des paramètres clés est de connaître le comportement et le rayonnement du plasma produit lors de la rentrée dans l’atmosphère. Cette thèse se positionne dans ce domaine d’étude: les expériences montées et réalisées ont pour objectif d’observer par moyens spectroscopiques un plasma correspondant à celui rencontré par les sondes spatiales
Many key technologies, to overcome some crucial steps, are needed for space missions. One of them concerns the re-entry: when the vehicle enters the atmosphere layer, its high velocity relative to the ground will generate significant friction and an increase in pressure. The kinetic energy of the object will be converted into heat energy and heat the gas forming a shock wave. Temperatures depend on the initial velocity, the atmosphere composition and its pressure. The gas is ionized and become plasma, it will therefore transfer its heat to the body of the probe not only by convection but also by radiation. To protect itself, the vehicle has a heat shield that can withstand extreme phenomena encountered during the descent. Additional constraints will impose a particular geometry and a heavy shield. So the goal is to have the lightest possible and effective protections to allow the probe to maximize its payload. For this, one of the key parameters is to know the behavior of the plasma and radiation produced during re-entry into the atmosphere. This thesis is positioned in this area of ​​study: experiments to create a re-entry plasma are intended to be observed by a spectrometer

Afin d'améliorer la compréhension de la corrosion atmosphérique des bronzes, nous avons mis en oeuvre : - La caractérisation des composés d'étain, susceptibles d'être formés en corrosion atmosphérique, par une approche multi-analytique, la spectroscopie Mössbauer joue un rôle central (analyse sélective et quantitative). Les paramètres hyperfins et les facteurs Lamb-Mössbauer de plusieurs oxydes, sulfates et chlorures d'étain ont été déterminés. Les facteurs f sont dispersés et dépendants de température, montrant la nécessité de l'analyse à basse température. - Le développement d'un détecteur CEMS associant basse température et analyse non-destructive de surface : le dispositif a été mis en point entre 41 et 300 K. Les principaux paramètres affectant ses performances ont été étudiés et optimisés. - La réalisation d'une campagne d'exposition de 2 ans en site urbain de CuSn9, CuSn3Zn9, CuZn33 et leurs métaux purs. Les vitesses de corrosion ont été déterminées ainsi que les quantités de métaux entraînés par les eaux de pluie du fait de la solubilisation des produits de corrosion.

Le climat des années 2000 a été marqué en Europe par une vague d'épisodes chauds battant tous les précédents records saisonniers de température et s'accompagnant d'impacts sociétaux et environnementaux particulièrement sévères. Cette thèse se propose de contribuer à la compréhension des mécanismes physiques responsables de tels extrêmes, dans le but d'anticiper leurs réponses au changement climatique futur. Ce travail mêle ainsi analyses statistiques de données d'observations et de projections climatiques, et expériences de modélisation régionale. Nous montrons dans un premier temps que si la variabilité inter-annuelle du climat européen est pilotée par les fluctuations de la dynamique atmosphérique nord-atlantique, le récent réchauffement apparaît dissocié de potentiels changements dans la circulation. Cette divergence s'illustre particulièrement lors de l'automne exceptionnellement doux de 2006. Les récentes conditions chaudes en surface de l'océan Atlantique nord semblent contribuer au réchauffement européen en automne--hiver, tandis que des processus amplificateurs plus locaux apparaissent au printemps--été (e.g., influence de l'humidité des sols). La seconde partie de notre travail, basée sur les projections climatiques de l'International Panel on Climate Change, montre que la divergence constatée sur la période présente semble se poursuivre dans les projections futures. En particulier la variabilité interne de la dynamique nord-atlantique n'apparaît que peu affectée par le changement climatique. Les futurs extrêmes de température seraient alors associés à des circulations similaires aux circulations observées lors des extrêmes récents. Dans ce cadre, l'hiver européen de 2009/10 fournit une illustration d'un événement extrême froid dans un climat déjà plus chaud.

Dans cette thèse, nous considérons plusieurs problèmes statistiques liés au réchauffement climatique. Le travail est donc centré sur la compréhension de récentes évolutions des caractéristiques de la température comme moyenne, variance, extrêmes et des liens entre ces quantités. Par ailleurs nous poursuivions deux objectifs particuliers liés aux risques importants : donner une méthodologie pour calculer les niveaux de retour en situation non stationnaire (risques économiques, sanitaires et industriels) et fabriquer un modèle réaliste de simulation permettant de calculer certains de ces risques de définition compliquée. Le contexte étant celui du changement climatique, en incluant bien entendu des aspects métamathématiques. Notre modèle de base pour décrire une série chronologique, plus compliqué que presque tous les modèles classiques est de la forme suivante :X(t)=m(t)+S(t)+SV(t)s(t)Z(t)où t est la date, X(t) les observations, m (t) est la tendance moyenne, S(t) la composante saisonnière et SV(t), s(t) sont respectivement la variabilité saisonnières et la variabilité sur le long terme. Notions dont nous avons cherché une définition intrinsèque. Qu'en est-il de Z(t)? Il s'agit d'un processus stochastique, centré, normé, censé avoir au moins une covariance saisonnière stationnaire. « Covariance saisonnière stationnaire » signifie que la covariance est une fonction périodique de l'intervalle de temps entre les observations. Une approche intrinsèque de la notion de tendance « à long terme » est proposée. Elle est liée au nombre d'observations et sa définition doit respecter un principe heuristique : l'évolution à venir à une échelle de temps courte par rapport à celle qui a été utilisée pour calculer la tendance et l'ajout conjoint de nouvelle données ne doit pas changer les tendances déjà définies. Notre étude est d’abord limitée à des séries de températures homogènes sans prise en compte de saisonnalités. Notre modèle (1) puis transforme en:X(t) = m(t) + s(t) Y(t)Y(t) est également centré et a au moins une covariance stationnaire. Dans notre cas, une technique d’estimation appropriée est d'utiliser la méthode Loess (local polynomial estimation) liée à une fenêtre locale. Des estimations asymptotiquement efficaces avec Loess pour des tendances de la moyenne ou dans la variance seront développées avec arguments théoriques et de nouveaux algorithmes afin de tenir compte des variances non constantes et des bruits corrélés. De réelles difficultés se font jour dans le choix du paramètre de lissage. Un nouvel algorithme permettant le choix automatique des paramètres de régularisation, nommé « modified partitionned cross validation » (MPCV), est donné. Cet algorithme possède de nombreux avantages par rapport aux moyens de sélection utilisés. Puis nous étudions l’estimation pour des modèles de variables indépendantes à paramètre fonctionnel et vectoriel, et lorsque la loi a une forme connue. Nous utilisons une estimation par des splines, résultant de la maximisation de la vraisemblance pénalisée. Dans ce cas, la non orthogonalité, dans le sens statistique, des paramètres de la distribution pose de nouvelles difficultés pour le choix du paramètre de lissage. De nouveau, nous proposons un nouvel algorithme permettant de faire automatiquement un choix pour les paramètres de lissage. La méthode est basée sur la combinaison des moindres carrés pondérés itérés et de la validation croisée itérée de Gu (2002). Sa performance asymptotique est vérifiée au travers de simulations. Cette méthode est utilisée pour estimer des modèles d’extrêmes non stationnaires GEV et POT. Nous proposons ensuite un test de stationnarité pour ce type de modèles paramétrés par des fonctions du temps, et plus spécifiquement pour des modèles d'extrêmes. L'idée est de comparer des estimateurs paramétriques et non paramétriques dans un contexte de modèle erronée. Nous calculons des distances L2 entre deux tels estimateurs. A partir de là, en utilisant des simulations, ou le bootstrap dans des cas particuliers importants, nous testons si  est significativement petite, ce qui signifie que la constance du paramètre peut être accepté. Dans notre cas, ce test est plus particulièrement utilisé pour tester l'hypothèse K suivante : « les extrêmes de Y(t) sont stationnaires ». Si K est acceptée, les paramètres d’extrêmes de X(t) peuvent être calculé en utilisant seulement la moyenne m(t), la variance s2(t) et les paramètres constants du modèle d’extrême de Y(t). En appliquant ces approches aux séries de température en Europe, nous trouvons un fort lien entre les tendances m et s et avec les tendances d’extrêmes et K est souvent accepté. Dans ce dernier cas , nous pouvons prédire le niveau de retour d’une nouvelle façon en passant par les informations de m, s et des paramètres d’extrême de Y, qui est plus robuste. L’autre objectif de cette thèse est de construire un modèle de simulation pour les températures de toute une année. A partir de modèle (2), les séries réduites Z(t) peuvent être obtenues après avoir supprimer les saisonnalités et les tendances. Z(t) n'est pas stationnaire, mais périodiquement stationnaire. Pour modéliser cette température réduite qui a des marginales de support bornés, nous précisons d’abord la théorie des extrêmes pour les diffusions à marginales bornées. Les discrétisations de ce type de modèles présentent des difficultés particulières dues au fait que le coefficient de diffusion s’annule en dehors de l’intervalle borné déterminé par les points frontières inaccessibles. Nous modifions le modèle fin de conserver les propriétés statistiques essentielles, en incluant le comportement des extrêmes mais en gardant un bruit gaussien et stationnaire. Afin de garantir alors la propriété « bornée » du processus, a est modifié pour être éliminé à l'extérieur du support borné. Les modèles vont être appliqués sur un large éventail de températures. L'ajustement de ces modèles sera considéré à travers des simulations de différents critères évalués à une date précis, ou pour un mois précis. Notre modèle, en général, montre un bon comportement et montre un meilleur ajustement comparé à d'autres modèles. Il conserve évidement cependant des faiblesses, que nous discuterons également par ailleurs
In this thesis, we address some statistical problems linked with the warming of atmospheric temperatures. This thesis work will then focus on the understanding of the recent evolutions of extreme temperatures, related to the evolutions of the mean and the variance. The aim is then to propose a methodology to infer the future extreme levels, and on the other hand, to statistically generate coherent temperature series in the climate change context. Our basic model to describe a time series, more complicated than almost all model classically studied in theoretical non parametric analysis is of the following form :X(t)=m(t)+S(t)+SV(t)s(t)Z(t)where t is the date, X(t) the observations, m(t) the trend in mean, S(t) the seasonal component and Sv² (t), s2(t) are respectively the seasonal variance and the long term trend in variance. What about Z(t) ? It is a stochastic process, centred, normed, supposed or hoped to have at least a stationary seasonal covariance. “Stationary seasonal covariance” means that the covariance is a periodic function of the time interval between observations. An approach of the notion of “trends” is proposed. For us, the notion of “trends” must be linked with the length of the observations. In any case, trend definition or computation have to respect an heuristic principle : the latter evolution and the addition of new data must not change the trends already defined. First, in order to consider basic trends themselves, our study is limited to rather homogeneous temperature series without take into account the seasonality. Our model (1) then transforms into :X(t) = m(t) + s(t) Y(tY(t) is also supposed to have at least a stationary covariance. In our case, a logic and appropriate trend estimation is to use loess (local polynomial estimation) which linked to a “local window”. Asymptotically efficient estimations by loess for both trends in mean and in variance will be considered giving some theoretical arguments. Non constant variance and correlated noise give the difficulties for the choice of the tuning parameter. A new automatic algorithm for the choice of regularization parameters, named “modified partitioned cross-validation” (MPCV), will be given and it shows many advantages with respect to the other selectors. On the other hand, the estimation of the functional multi-parameters models is considered. The context is different than the previous one. Now, the law of the data is known, and the independence of the observations is supposed. We use spline smoothing for the estimation, which leads to maximize the penalized likelihood. Here the non-orthogonal (in the statistical sense) parameters in the distribution function set diffculties on the choice of smoothing parameters. Again, we propose a new algorithm for an automatic choice of smoothing parameters. This method is based on the iteratively weighted least squares and iterate cross validation of Gu (2002). Its asymptotic performance is checked through simulations. This approach is especially used to estimate nonstationary extreme models GEV or POT. It permits to give flexible trends in extremes and understand better the evolution of the temperature. Then, we propose a test of stationarity for models parametrized by functions of time and more specifically for extreme models. The idea is to compare non parametric and parametric estimates in a framework of misspecified models. We calculate some L2 distance between two these estimators. Then through simulations or bootstrap, we test if is significantly small, which signifies that the constancy of the parameter can be accepted or not. In our case, this test is particularly used to test the K hypothesis : “the extremes of Y(t) are stationary”. If K is valid, the extreme parameters of X(t) can be computed only using the mean m(t), the variance s2(t) and the constant parameters of the extreme model of Y(t). Applying these approaches to the temperature series in Europe, we find a strong link between the trends m and s and with the trends in extremes when K is usually valid. Moreover, when K is valid, we can predict the return level by a new way by passing by the informations of m, s and extreme parameters of Y , which is more robust. Another purpose in the thesis is to build a simulation model for temperatures of a whole year. From the model (1), the reduced series Z(t) can be obtained after removing the seasonalities and the trends. Z(t) is not stationary, but periodic stationary. To model this reduced temperature, which, has a bounded support for its marginal densities, we develop some theoretical points on bounded diffusion processes. The approximation of this kind of process is not evident, thus we give some slight modifications in order to keep the statistical properties of the model, including extremes behaviour but allowing gaussian noise and stationarity. Then in order to guarantee the boundedness of the process, a is modified to be cancelled outside the bounded support. The upper and lower bounds are seasonal. The models will be applied on many kinds of temperatures. The goodness-of-fit of these models will be considered through simulations from many criteria evaluated at a precise date or precise month. Our model, in general, performs well and shows its better goodness-of-_t compared with other models. However it has some limits that we try to discuss

L’estimation de l’endommagement des conteneurs métalliques en acier faiblement allié de déchets radioactifs en condition de stockage en formations géologiques profondes a été réalisée selon trois approches complémentaires :Le suivi gravimétrique d’échantillons métalliques avec un système de microbalance introduite dans une enceinte climatique a montré que le facteur déterminant est l’humidité relative et que la température élevée initiale des colis n’est pas un facteur aggravant. La mise en place d’un dispositif d’électrochimie en couche mince a permis de simuler la présence d’un film d’électrolyte de quelques micromètres d’épaisseur au dessus du conteneur métallique. Les vitesses de corrosion déterminées en conditions désaérées sont de 20µm/an tandis qu’en conditions aérées elles atteignent jusqu’à 500µm/an. La modélisation des phénomènes de corrosion en conditions de couche mince d’électrolyte avec le logiciel Comsol Multiphysics® a permis de retrouver certains résultats expérimentaux.

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

L'utilisation des données thermiques anciennes nécessite une connaissance de l'histoire des thermomètres, des recherches effectuées par les savants, de leur exploitation et de la manière dont ils étaient reproduits et utilisés. L'histoire des thermomètres précise pour la première fois que le thermoscope fut inventé en 1608 par le médecin Sanctorio et que le thermomètre florentin apparut vers 1649-1650 suite à des recherches souterraines. L'apparition de l'abri au milieu du dix-neuvième siècle modifia les conditions d'observation. Une étude statistique comparative des deux modes d'observation de la température de l'air, dégage les causes des principales différences. L'examen des manuscrits de la société royale de médecine contenant les observations thermiques de 1776 à 1792 montre que malgré tout le sérieux des médecins, les températures ne peuvent être utilisées avant une analyse météorologique. L'esquisse du climat de cette époque faite par Leroy Ladurie mérite d'être revue en utilisant la méthodologie proposée dans la thèse
The use of Ancient temperature data need knowledge of the history of thermometers, of researches done by erudites, of their operating and how they were produced and used. The history of thermometers specifies for the first time that the thermoscope was invent in 1608 by the doctor Sanctorio, and that Florentine thermometer appeared about 1649-1650 resulting of underground researches. The appearance of the meteorological screen at the middle of nineteenth century modified the conditions of observation. A statistical study comparing the two methods of observing the air temperature highlights the reasons of the main difference. The investigation of manuscript from the “Societé royale de médecine” including observations of temperature between 1776 and 1792 show that in spite of reliability of the doctors, the temperature cannot be used previously to a meteorologic analysis. The outline of climate of this age done by Leroy Ladurie deserves to be reviewed using the methodology used in this thesis

Dans la neige, l'existence de gradients thermiques est à l'origine de flux de vapeur d'eau à travers toute l'épaisseur du manteau neigeux. Il en résulte des transformations physiques des cristaux de neige ainsi que l'entraînement d'espèces chimiques et leur libération dans l'atmosphère. Ces phénomènes sont englobés sous le terme de métamorphisme de la neige et sont susceptibles d'affecter les propriétés physiques du manteau neigeux et la composition chimique de l'atmosphère. Pour mieux comprendre l'influence de l'intensité du métamorphisme sur les échanges air/neige, nous avons étudié le métamorphisme en chambre froide, successivement en conditions isothermes et de gradient thermique, ainsi que sur le terrain, au cours d'un hiver complet en Alaska. Nous nous sommes attachés à la mesure de certains paramètres physiques, dont la surface spécifique, variable centrale dans l'étude du manteau neigeux. Nous avons mis en évidence que la cinétique de décroissance de la surface spécifique de la neige, en conditions isothermes et de gradient, suivait une loi logarithmique simple. Nous avons également démontré qu'en conditions isothermes, cette relation découlait de la loi générale du mûrissement d'Ostwald. En conditions non-isothermes, la physique du phénomène étant plus complexe, nous nous sommes résolus à une description empirique de l'évolution de la surface spécifique afin qu'elle puisse être prise en compte dans les modèles d'évolution du manteau neigeux. Cette étude nous a finalement permis d'identifier des interactions complexes entre la neige et le climat
Dry snow is an air-ice mixture that is subjected to thermal gradients causing water vapour fluxes throughout the entire snowpack. They result in physical transformations in snow crystal size and shape and can entrain and release chemical species to the atmosphere. These phenomena are regrouped under the term “snow metamorphism”. They can lead to major modifications in physical variables of the snowpack and in the chemical composition of the atmosphere. To better understand the influence of the metamorphism intensity on snow/air exchanges, we have performed laboratory studies, successively under isothermal and temperature gradient conditions, and field studies during a whole winter in Alaska. Snowpack physical properties were monitored, especially the snow specific surface area that is a central parameter in snowpack studies. We have demonstrated that the rate of decay of the specific surface area of snow, both under isothermal and temperature gradient conditions, follows a simple logarithmic law. We have also showed that under isothermal conditions, this relationship is inferred from the general law of Ostwald ripening. Under non-isothermal conditions, the physics of the phenomena involved is more complex. We have then proposed an empirical description of the evolution of the specific surface area in order to take it into account in models of snowpack evolution. This study has also allowed us to identify crucial interactions between snow and climate

Thiobacillusferrooxidans est une bactérie chimiolithotrophe acidophile capable d'oxyder les composés réduits du fer et du soufre, comme les sulfures au centre de nombreuses préoccupations industrielles (extraction de métaux, acidification des eaux de mines. . . ). En associant des méthodes microbiologiques et physicochimiques, ce travail contribue à une meilleure compréhension des processus à l'interface Thiobacille-pyrite. L'étude microbiologique préliminaire d'un dépôt minier en cours d'oxydation a permis de vérifier l'implication de bactéries oxydatrices et acidifiantes du genre Thiobacillus, libres ou fixées à la phase minérale, dans la production d'eaux de ruisselernents acides. Les résultats montrent aussi qu'une inactivation de ces dépôts pourrait être envisagée par l'utilisation d'un agent bactéricide naturel comme le thymol. Les modalités d'action du thymol sont ensuite précisées dans un système simple pyrite-thiobacille où les processus d'interaction et d'inhibition à l'interface minérale sont plus particulièrement étudiés. L'action du thymol sur les bactéries a été déterminée sur un substrat soluble : le fer(II) et un substrat solide : la pyrite. Pour les deux substrats le thymol a un effet bactéricide au delà de 80 mg. L⁻¹. En revanche, en deçà de cette valeur, il n'affecte pas l'activité bactérienne sur fer(II) tandis qu'en présence de pyrite, le thymol a un effet bactériostatique (inhibition réversible) pour des concentrations comprises entre 2 mg. L-¹ et 80 mg. L⁻¹. L'adsorption du thymol à la surface de la pyrite est caractérisée par spectroscopie infrarouge de réflexion diffuse (SIRTF). Par ailleurs, la réalisation d'isothermes d'adsorption en chromatographie liquide montre une fixation du thymol à la surface de la pyrite e relation avec la distribution des phases oxydées (soufre) présentes à la surface du minéral. En complément, des expériences de voltamétrie cyclique en présence ou en absence de thymol montrent l'effet dépresseur du bactéricide sur l'activité électrochimique pyrite. La suite du travail est consacrée à l'élude du contact bactérie-minéral, par la réalisation des isothermes bactérie-pyrite selon une méthode originale couplant la Chromatographie Liquide Haute Pression et la détection U. V. Cette technique permet de meure en évidence une fixation quasi-irréversible des bactéries sur la pyrite, dont l'intensité dépend à la fois de la distribution nature des phases superficielles du support d'adsorption et de l'état physiologique des bactéries. D'une façon générale, les bactéries ont par ordre, plus d'affinité pour les pyrites que pour tout autre support hydrophobe (porapak) ou hydrophile (quartz). Une identification des fonctionnalités chimiques des parois bactériennes par titration potentiométrique et spectroscopie I. R ont permis d'étayer ces résultats en montrant que les liaisons mises en jeu lors de l'adsorption sont plutôt de nature hydrophobe. Les résultats conduisent à proposer des modèles d'interactions entre bactéries, molécules organiques et phases superficielles d'un minéral, dont les effets combinés régulent l'activité solubilisatrice de Thiobacillus ferrooxidans.

Lors de la rentree atmospherique, les phenomenes physico-chimiques intervenant sur les parois d'engins spatiaux peuvent entrainer un echauffement supplementaire important et une degradation des materiaux de protection. L'objectif de ce travail a ete l'etude de l'oxydation et de la recombinaison catalytique de materiaux ceramiques dans des conditions proches de la rentree atmospherique. La simulation partielle de ces conditions a ete realisee dans le mesox (moyen d'essai d'oxydation), qui associe un concentrateur de rayonnement solaire et un generateur microondes. Une etude thermodynamique previsionnelle, completee par une etude experimentale sur l'oxydation du nitrure de silicium conduisent a la determination de la transition entre les regimes d'oxydation actif et passif. L'etude de la recombinaison catalytique de l'oxygene atomique sur des materiaux ceramiques a base de silicium ou d'aluminium, a haute temperature (1000-1800k) a ete realisee a differentes pressions (200-2000pa), par une approche thermique et aboutit a une echelle de catalycite des materiaux. L'influence de la pression dans la gamme etudiee reste negligeable, alors que la temperature de paroi fait varier l'activite catalytique des materiaux

La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l’atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l’aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l’équilibre ont montré que l’émission IR de CO2 reste importante, si ce n’est prédominante, jusqu’à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L’objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d’émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l’équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l’infrarouge. L’émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L’émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d’émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l’impact de cette imprécision dans la pratique. L’autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d’aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l’ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d’élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d’excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle)
Modeling of the radiation of CO2 above 2000 K remains a challenge for the prediction of radiative transfer at high temperatures, especially for the design of thermal protection of space vehicles entering the Martian atmosphere. The challenge for both the creation of databases that the development of models to perform calculations coupled between Aerothermodynamics and radiative transfer. Several spectroscopic databases have been developed in recent decades. Simulations of CO2-N2 mixtures at equilibrium showed that the IR emission of CO2 is important, if not predominant, up to 4000 K. But the experimental data to verify their accuracy at high temperature are few and limited to the low spectral resolution, at lower temperatures, or involve significant uncertainties. The main objective of this work is to provide experimental data at medium or high spectral resolution and high temperature in order to verify the accuracy of the theoretical foundations developed. The gas mixture at high temperature we measure the emission spectra is achieved through a microwave discharge through a stream of pure CO2. The temperatures reached (about 6000 K), the mixture is in local thermodynamic equilibrium (LTE) and mainly contains the following species: CO2, CO, O2 and O. The measurement of the spectra is carried out using a Fourier transform spectrometer in the infrared. The harmonic emission bands of CO in the region 3800-4400 cm-1 power allows accurate determination of the radial temperature field in the plasma. The theoretical CO2 emissions, both in emission coefficient or radiance integrated on an optical path, in the regions of 2.7 and 4.3 _m _m, is then calculated from the spectroscopic database and compared measures. The databases are based spectroscopic studied CDSD-4000 and recently published EM2C-1994 which is older. The results show that the latter is sufficient for combustion in conventional applications, typically requiring low spectral resolutions and temperatures below 2500 K, for which it was originally developed. However, based CDSD-4000 is generally in good agreement with experimental data, especially in the wings of bands indicating reliability for applications at very high temperatures. Although comparisons have revealed that the line positions for high energy transitions are unclear in this basis, the high degree of overlap of the lines in the regions 2.7 and 4.3 _m _m should greatly reduce the impact of this imprecision in practice. The other objective of this work concerns the difficulty of coupling between the calculations of radiative transfer and aerothermodynamics. Indeed, calculations of radiative transfer iv involving polyatomic molecules must take into account a large number of rovibronic transitions. Therefore, an approximate model of radiative properties (Statistics narrowband model) was developed and its accuracy has been studied for electronic systems optically thick carbon diatomic molecules encountered in problems of Martian atmospheric reentry. These systems are CO 4th positive, C2 Swan and CN violet. Various conditions to the non-LTE and LTE, and various mixtures have been studied for different regimes of line broadening. Comparisons with calculations "line by line" showed excellent agreement. The model parameters were tabulated in terms of two temperatures, Tg (vibrational temperature) and Tr (rotational temperature)

La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l'atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l'aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l'équilibre ont montré que l'émission IR de CO2 reste importante, si ce n'est prédominante, jusqu'à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L'objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d'émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l'équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l'infrarouge. L'émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L'émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d'émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l'impact de cette imprécision dans la pratique. L'autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d'aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l'ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d'élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d'excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle).

Le but de ce travail est la modélisation, intégrant l’effet de la température, des équilibres et des cinétiques d’adsorption compétitive des pesticides avec la matière organique naturelle (MON). Des expériences en corps pur à différentes températures ont permis de sélectionner un modèle d’équilibre adapté. Les équilibres en compétition ont pu être modélisés en utilisant la théorie de la solution adsorbée idéale (IAST) et le principe d’un composé fictif équivalent (EBC) représentant la MON. L’ajustement des simulations, par le modèle de la diffusion de surface homogène (HSDM) en association avec l’IAST, aux cinétiques expérimentales a fourni les coefficients de diffusion superficielle des pesticides et de l’EBC. Diverses corrélations ont permis de relier l’évolution de ces coefficients à la température, à celle de la diffusion moléculaire ou de la constante d’équilibre. Des relations entre leurs paramètres et des caractéristiques, soit du charbon ou du pesticide ont été mises en évidence.

La these etudie la complexite du champ thermique dans une region de plaine du sud de l'aquitaine. La methodologie utilise les echelles spatiales fines pour mettre en valeur les effets geographiques sur le "potentiel synoptique" et les pas de temps variables pour prendre en compte les differents etats de l'atmosphere. La recherche combine l'utilisation de plusieurs outils et de plusieurs approchespour passer des donnees ponctuelles a la cartographie des topoclimats thermiques. Le plan s'organise en quatre parties. La premiere partie presente les options methodologiques, les conditions materielles de l'acquisition des donnees et justifie le choix d'une etude selon deux categories d'etat du ciel : clair et couvert. La deuxieme partie presente le cadre geographique de la recherche, realise une premiere approche des topoclimats grace aux postes du reseau climatologique et a la realisation de transects thermiques. La troisieme partie effectue une approche plus fine par l'etude des gradients thermiques grace aux enregistrements des stations automatiques dans la vallee de l'adour. La quatrieme partie montre les apports de l'imagerie satellitale pour cartographier les topoclimats locaux.

Cette thèse est dédiée à la recherche théorique et expérimentale de nouvelles méthodes pour mesurer le diamètre et la fluctuation initiale d'un jet liquide homogène et pour examiner le gradient radial de la température (d'indice de réfraction) d'un jet liquide. Les signaux de grande qualité obtenus avec notre système de mesure nous assure cette étude. La théorie de Lorenz-Mie généralisée a été utilisée pour simuler et étudier la structure fine et le spectre angulaire d'un arc-en-ciel. Les résultats sont ensuite appliqués à la recherche de la relation entre la fréquence dite ripple et la taille de la particule et celle entre le shift de ripple et la variation de diamètre du jet. Ces relations nous permettent de mesurer le diamètre (600+-2um)et sa fluctuation initiale d'un jet liquide (jusqu'à 10 nm pour un jet de 600um) sans connaître l'angle précis du détecteur. La position et la structure d'arc-en-ciel dépendent non seulement de la taille et de l'indice de réfraction de la particule mais aussi le gradient d'indice de réfraction qui est liée au gradient de température de la particule (jet) au chauffage. A partir de l'étude théorique et expérimentale sur le shift du ripple et les positions de pics type d'Airy de l'arc-en-ciel d'un jet au chauffage, nous concluons qu'une particule avec gradient d'indice ne peut pas être traitée comme une particule homogène avec un indice de réfraction effectif et nous avons aussi retiré des informations des gradients du jet
This thesis is devoted to the research on the new methods for the measurement of the refractive index, the diameter and their variation of a homogeneous particle, and investigate the radial temperature gradient of heating liquid jet. The high quality signals obtained from our measurement system insure this research. The generalised Lorenz-Mie theory has been applied to simulate and study the fine structure of rainbow and its angular spectrum. The results are then used to find the relation between the ripple frequency and the particle size and that between the ripple shift and the variation of the diameter. These relations permit us to measure the diameter (600+-2um) and the initial fluctuation of a liquid jet (as precise as 10 nm for a jet of 600 um) without knowing the absolute angle position of the detector. The position and the structure of rainbow depend not only on the refractive index and the size of the particle, but also on the gradient of the refractive index (which is a function of the temperature for the liquid as water). From the theoretical and experimental research on the ripple shift and the Airy peak position, we find that a particle with refractive index gradient can not be treated as a homogeneous particle with a effective refractive index, and we has also obtained from the experiments information of the temperature gradient of the heating jet