Literatura académica sobre el tema "Vagues de chaleur marines"

Edf-R&D-Chatou a accueilli la conférence internationale EVAN (Advances in Extreme Value Analysis and application to Natural Hazard) du 17 au 19 septembre 2019 réunissant chercheurs, ingénieurs, étudiants et universitaires. Cette conférence a été l’occasion pour tous les professionnels présents de partager leurs expériences et leurs idées sur l’étude des variables géophysiques extrêmes (niveau de la mer, vents, vagues, neige, température, précipitations, débits…) et les travaux liés aux risques naturels (inondations, submersion marine, tempêtes de vent, vagues de chaleur, sécheresses, glissements de terrain, orages, érosion, tremblement de terre et tsunami). Le Laboratoire National d'Hydraulique et Environnement (LNHE) d'EDF et le Laboratoire Saint Venant ont organisé cet évènement avec la Société Hydrotechnique de France (SHF). Trois invités d’honneur, qui ont été très appréciées, sont intervenus au cours ces trois journées d’échanges : (1) Taha Ouarda, professeur d’hydrométéorologie et de statistique à l’INRS (Canada) ; (2) Neil Macdonald, professeur de géographie à Université de Liverpool (UK) ; (3) Dario Camuffo, professeur de physique et membre du « National Research Council » (Italie). Ce que l’on retiendra sans doute de particulier est l’importance des évènements historiques extrêmes naturels permettant, d’une part, d’avoir de longues chroniques d’extrêmes (ce qui est toujours mieux pour faire des statistiques) et aussi permettant une approche très prudente quant à la perception de tendances éventuelles à court ou long terme. Par ailleurs, l’organisation générale a été très bien réussie, et l’on doit, d’ailleurs, remercier l’équipe très professionnelle du Campus de Chatou qui est d’une aide précieuse pour le succès de la conférence. Le cycle des conférences EVAN continue car en 2021, cela se déroulera à l’université de Floride et, en 2023, à Venise. Enfin, un « Special Issue » de la revue internationale NHESS va être ouvert aux participants de la conférence EVAN 2019, avec une soumission possible avant le 31 mars 2020.

Introduction Les changements climatiques mondiaux entraînent des vagues de chaleur qui ont une incidence disproportionnée sur les personnes âgées et divers autres groupes socialement vulnérables. Afin d’atténuer les risques associés aux épisodes de chaleur extrême, il est essentiel d’élaborer et de promouvoir des ressources permettant de faire face à ces épisodes. Une meilleure compréhension du rôle de la perception des risques et des facteurs qui les influencent permettra d’améliorer les réactions du public aux événements menaçants, en particulier chez les personnes âgées. Méthodologie Cette étude à méthodologie mixte visait à examiner la perception des risques et les pratiques d’adaptation des personnes âgées en effectuant des entrevues qualitatives (n = 15) et une enquête (n = 244) auprès de personnes âgées de la région de Waterloo (Ontario). Résultats Les personnes âgées ont fait preuve d’une connaissance relativement précise des risques, comme l’indique le lien entre les mesures du risque réel et la perception de leur risque personnel. Alors que l’on associe souvent la vulnérabilité à la chaleur à une perception inexacte du risque, dans notre échantillon, cette vulnérabilité semble plus fortement liée à la situation sociale et à l’accès aux ressources. Les participants ont cité les liens sociaux comme des ressources importantes pour la résilience et ont mentionné la stigmatisation entourant la vulnérabilité ainsi que d’autres normes sociales comme des obstacles à la recherche de soutien. Conclusion L’une de nos constatations importantes est la relation positive entre la perception des risques par les participants et le risque réel de subir les conséquences négatives d’une chaleur extrême, alors que les problèmes de préparation aux situations d’urgence et de réduction des risques sont souvent présentés comme des questions de sensibilisation aux risques plutôt que de situation sociale et d’inégalité. Outre l’augmentation des ressources publiques pour composer avec la chaleur extrême, la communication sur les ressources, la promotion des liens sociaux et la réduction de la stigmatisation peuvent s’avérer des aspects cruciaux dans l’augmentation de la résilience des personnes âgées face aux vagues de chaleur.

L’îlot de chaleur urbain est une des principales manifestations du climat urbain qui se caractérise par des températures plus élevées en ville qu’à la campagne et peut avoir des conséquences importantes pour les citadins en particulier lors des vagues de chaleur. Par convention, l’intensité de l’îlot est calculée, à partir des données des stations météorologiques de référence, comme la différence de température de l’air entre les zones urbaines et rurales environnantes. Dans cet article, nous cherchons à quantifier cette intensité et son extension sur la région parisienne, à partir d’un jeu de données massives participatives, que nous avons collectées depuis l’été 2017. Nous détaillons l’analyse critique de ces données non homogènes, absolument nécessaire avant leur exploitation scientifique. Nous montrons alors l’existence d’un îlot de chaleur urbain nocturne, dont l’intensité et l’extension spatiale varient selon les saisons et les conditions atmosphériques, avec une intensification lors des nuits radiatives (ciel clair, vent calme). In fine, nous spatialisons cet îlot pour des conditions radiatives et le comparons avec l’îlot de surface, produit à partir des températures de surface MODIS.

RÉSUMÉ La baie des Chaleurs, quatrième estuaire en importance de l’est du Canada, est un large bassin peu profond rempli de sédiments non consolidés d'une épaisseur allant jusqu'à 50 m. La répartition de cette masse sédimentaire est en partie imposée par le réseau de drainage datant du Cénozoïque (Tertiaire ou Quaternaire), qui suit les principaux éléments structuraux du socle sédimentaire sous-jacent. Les dépôts de contact glaciaire pleistocenes, y compris le till, sont généralement minces ou absents. Toutefois, au centre et vers l’extérieur de la baie, les chenaux cénozoïques renferment les accumulations morainiques linéaires, jusqu'à 30 m d'épaisseur, qui pourraient signaler l'emplacement final du dôme de la Gaspésie. Six grands cônes glaciomarins identifient les exutoires en fonction pendant la phase de retrait des calottes régionales. Ces dépôts pléistocènes ont en partie été érodes par des chenaux de drainage fluvioglaciaires pendant une phase de bas niveau marin (-90 m), vers 9000 BP. Par la suite, au cours de la transgression marine de l'Holocène inférieur à moyen, les sédiments glaciaires ont été soumis à l’érosion par les vagues. Les dépôts s'amincissent donc en eaux peu profondes et sont caractérisés par la présence de terrasses parallèles à la rive et des surfaces de sédiments grossiers le long des marges de la baie. À 7000 BP, le complexe de sandur qui occupait le fond peu profond de la baie a aussi été atteint par la transgression marine. La surface du delta était protégée par une barrière morainique. Les sédiments de l'Holocène inférieur ont d'abord été déposés dans les eaux plus profondes du centre et de l'entrée de la baie et ont subséquemment formé une pellicule sur le sandur du fond de la baie à mesure que le niveau marin montait. Ces sédiments montrent une progression dans la stratification et la granulométrie en relation avec les fluctuations du niveau marin et des sources sédimentaires. Les conditions océanographiques modernes se sont établies il y a environ 5000 ans.

"Les vagues de chaleur – périodes de plusieurs jours de températures au-dessus des valeurs fréquentes pour la saison – font désormais partie du paysage estival. L’augmentation de leur fréquence et de leur intensité en fait cependant un des phénomènes météorologiques extrêmes les plus préoccupants du XXIe siècle. En France, si 2003 reste la référence en la matière, il suffit de remonter à l’été 2019 pour recenser deux épisodes d’une intensité exceptionnelle. Ces pics de chaleur induisent le développement d’îlots de chaleur urbains (ICU) – des zones où la température est régulièrement au-dessus de la moyenne de l’aire urbaine –, qui eux-mêmes génèrent dans le quotidien un inconfort notable, persistant, et désormais récurrent pour les habitants. Dans ce contexte, le projet Vision (2019-2020), porté par l’Eau de Bordeaux Métropole, cofinancé par l’agence de l’eau Adour Garonne et piloté par Suez Le LyRE, en partenariat avec E6-Nepsen et Atelier-paysages, avait plusieurs objectifs : 1) identifier les besoins sociétaux autour de la question de la chaleur en ville (ressenti des acteurs et usagers) ; 2) proposer une méthodologie d’identification fine des ICU, mais également des espaces où la population est la plus touchée par ces bulles de chaleur ; 3) les confronter aux ressources en eau à disposition pour les atténuer ; 4) lister les solutions aujourd’hui existantes pour lutter contre la chaleur en ville et 5) tester à échelle réelle la pertinence de cinq solutions (existantes ou innovantes). L’objectif était de proposer aux collectivités des éléments d’aide à la décision pour développer des solutions durables de rafraîchissement basées sur l’eau et adaptées aux besoins des usagers d’un espace public. L’ensemble de ces informations est synthétisé sous forme d’un rapport et d’une plaquette de synthèse."

Cette étude détaille la spécificité des deux vagues de chaleurs qui se sont produites à l’échelle de la ville de Grenoble (Isère, France) en juin et juillet 2019. Les données thermiques traitées regroupent 7 stations, en particulier certaines encore jamais analysées dans une perspective d’analyse climatologique. Les analyses portent aussi sur les valeurs thermiques quotidiennes projetées à l’échelle de l’aire urbaine en fonction du scénario RCP 8.5 sur la période 2006-2100. Les résultats confirment que la ville possède une grande variabilité spatiale lors d’un événement chaud extrême, que le réseau de mesure actuel n’arrive pas encore à discriminer suffisamment, sans compter les contrastes verticaux qui existent également. Les vagues de chaleur de 2019 sont a priori des analogues potentiels des conditions attendues d’ici 2050 (alors que l’aléa exceptionnel de 2003 serait sûrement représentatif de la normale de fin du siècle). Ces retours d’expérience et éléments scientifiques quantifiés sur l’aléa caniculaire aident la Ville de Grenoble, très impliquée dans l’étude du risque climatique, à améliorer et anticiper ses programmations et son urbanisme tactique pour s’adapter au changement climatique, en se construisant son propre diagnostic typique des caractéristiques microclimatiques urbaines.

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

Le changement climatique affecte de plus en plus la vie marine. Les vagues de chaleur marines (MHWs), liées au réchauffement, devraient augmenter en durée, intensité et fréquence, amplifiant leurs impacts sur les écosystèmes marins au 21e siècle. Cette thèse explore les effets du changement climatique et des MHWs sur les flux de biomasse dans les réseaux trophiques marins et leurs conséquences sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. J’ai développé EcoTroph-Dyn, une version dynamique du modèle EcoTroph, représentant le fonctionnement des écosystèmes marins comme un flux de biomasse continu, des producteurs primaires aux prédateurs supérieurs. Basé sur une approche virtuelle d’EcoTroph-Dyn, j'ai mis en évidence que, les MHWs pourraient avoir impacté les flux de biomasse par la perturbation de la cinétique, de l'efficacité de transfert et induire des pertes de biomasse. Ensuite, en utilisant EcoTroph-Dyn, j’ai reconstitué les biomasses des consommateurs marins de 1998 à 2021 en intégrant les variations de température et de production primaire.La biomasse animale marine, estimée à chaque niveau trophique sur une grille mondiale de 1° x 1°, révèle des pertes significatives dues aux MHWs, avec des impacts accentués aux niveaux trophiques supérieurs. Enfin, les projections de la biomasse animale des océans de 1950 à 2100 indiquent que les altérations des flux de biomasse due aux MHWs pourrait entraîner une diminution globale supplémentaire de la biomasse des consommateurs proportionnelle au réchauffement des océans, avec des impacts plus prononcés que ceux dû au changement climatique de fond. Cette thèse démontre que le changement climatique et les MHWs perturbent conjointement les flux de biomasse, réduisant la biomasse océanique future avec des répercussions majeures sur les pêcheries
Intensifying climate change is increasingly affecting marine life in the world's oceans. Extreme events like marine heatwaves (MHWs), associated with climate change, are projected to grow in duration, intensity, and frequency, further impacting marine ecosystems throughout the 21st century. In this dissertation, I investigated the effects of climate change and MHWs on biomass flows in marine food webs and their consequences on ecosystem structure and functioning. I developed a dynamic version of the EcoTroph model, named EcoTroph-Dyn, which represents the functioning of marine ecosystems as a single flow of biomass from primary producers to top predators. To study MHW effects using EcoTroph-Dyn, I estimated MHW-induced mortality from 1982 to 2021 based on the thermal preferences of various taxa. The results reveal that MHWs may have impacted biomass flow through the perturbation of the kinetics of biomassflow and transfer efficiency and caused biomass loss through instantaneous mortality. Secondly, using EcoTroph-Dyn, I hindcasted consumer biomass in marine food webs from 1998 to 2021. By integrating changes in temperature and primary production, marine animal biomass was estimated at each trophic level on a 1° x 1° grid of the global ocean. Findings show significant biomass loss due to MHWs, with more pronounced impacts at higher trophic levels. Finally, projections from 1950 to 2100 indicate that MHW-induced changes in biomass flows could drive a global consumer biomass decline, surpassing the impacts of background climate change. Overall, this dissertation demonstrates that climate change and MHWs jointly disrupt biomass flows in marine ecosystems, leading to reduced future ocean animal biomass with direct repercussions on fisheries

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

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

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

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

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

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

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

D’ici à la fin du siècle, de fortes vagues de chaleur devraient frapper le Sahel. Même si la population locale est acclimatée aux températures élevées, elle pourrait souffrir de ces événements extrêmes.

Une série de vignettes illustre et décrit une série d'habitats benthiques dans le golfe du Maine. Les habitats benthiques actuels sont l'héritage de l'histoire géologique de la région de l'ère mésozoïque (il y a 252 à 66 millions d'années) à l'ère cénozoïque (il y a 66 millions d'années à aujourd'hui). La plate-forme de marge continentale peu profonde abritant le golfe du Maine s'est formée lors de l'ouverture de l'océan Atlantique Nord par le rifting des plaques nord-américaine et africaine au niveau d'un centre d'expansion au cours de l'ère mésozoïque. Des roches sédimentaires non marines et marines se sont déposées sur la nouvelle marge continentale. Au cours de l'ère cénozoïque, une série de transgressions et de régressions du niveau de la mer, associées à de multiples avancées et retraits des calottes glaciaires continentales nord-américaines, se sont accompagnées de dépôts et d'érosions de sédiments et de substrat rocheux sous-jacent. Certains de ces événements d’érosion ont été profonds et se reflètent aujourd’hui dans la géomorphologie à grande échelle de la région. Au cours du dernier maximum glaciaire (il y a environ 24 à 20 14 000 ans) de l'époque du Pléistocène (il y a 2,58 millions à 11 700 ans), la marge sud-est de l'inlandsis laurentidien (LIS) occupait le golfe du Maine. La cartographie de la géomorphologie sous-marine fournit la preuve qu'un courant de glace marine à écoulement rapide occupait le golfe. La LIS s'est retirée vers le nord par étapes. Des sédiments superficiels se sont déposés dans le golfe pendant et après la glaciation. La géomorphologie glaciaire en vue en plan est interprétée à partir de la bathymétrie sonar multifaisceaux haute résolution définie dans des données bathymétriques à l'échelle régionale. L'interprétation des profils de sismique réflexion fournit la structure transversale des caractéristiques glaciaires et les modèles de sédimentation dans le golfe du Maine. Les bassins du golfe présentent des dépôts épais (des dizaines de mètres) de sédiments glaciaires et post-glaciaires à grains fins. Les crêtes séparant les bassins sont dominées par des dépôts à grains filants (till) et ces crêtes constituent une série de moraines de récession majeures. Au cours de l'époque de l'Holocène (il y a 11,7 mille ans jusqu'à aujourd'hui), l'interaction de l'élévation du niveau de la mer avec le rebond post-glaciaire de la croûte a entraîné une exposition subaérienne, pendant un certain temps, des bancs Georges et Browns, limitant ainsi le golfe du Maine de l'Atlantique. Océan. L'interprétation de la bathymétrie du sonar multifaisceau met en évidence une érosion fluviale sur les berges durant cette période. Les inondations ultérieures se sont accompagnées du développement de vastes champs de vagues de sable formés sous le régime actuel des courants.