Littérature scientifique sur le sujet « De brouillard »

he documentary film Nuit et brouillard of the year 1955 is a masterpiece. Ten years after the end of World War II, Alain Resnais (1922‒2014) created a striking documentary about the NS regime’s policy of extermination. The movie had a lasting impact on the visual commemorative culture of the Shoa. Numerous iconographic illustrations of the Shoa are based on this documentary. Hence, later documentaries and motion pictures borrowed heavily from the imagery of Nuit et brouillard. This paper focuses on the history of reception of Nuit et brouillard and outlines one possible application for history lessons at secondary levels I and II.

Le brouillard engendre une mauvaise visibilité horizontale et verticale, et par la même intervient directement sur l'activité humaine. Le développement des villes a entrainé une modification de l'environnement, en conséquence de l'évolution du brouillard. Les villes appartiennent à des ensembles climatiques et topographiques qui influencent la répartition du brouillard sur le pays. Ainsi, les villes situées en climat à "tendances continentales" en dénombreront plus qu'en climat de bordure côtière ou a tendance océanique. Il en va de même pour le relief, il en sera moins recensé sur le littoral, les plaines les plateaux ou le vallées situées à l'intérieur des plaines que dans les collines, vallées, dépressions ou montagnes. Si les conditions nécessaires à la formation du brouillard (températures, vitesse du vent, humidité relative etc. ) sont réunies, il se formera, mais il peut arriver que malgré tout, il reste rare. Les conditions anthropiques sont alors à prendre en compte. En effet, l'urbanisation augmente en France, dans les villes deux influences contraires sont en conflit par rapport à la formation du brouillard : la pollution et l'ilôt de chaleur. Ainsi, lorsque l'influence du réchauffement urbain est supérieure à celle de la pollution atmosphérique, l'importance de l'ilôt de chaleur est telle que les particules en suspension dans l'air amenées par la pollution n'engendrent pas la condensation de la vapeur d'eau et donc le brouillard. Par contre, lorsque les conditions sont inverses, la teneur des particules dans l'air est élevée, la radiation globale diminue, le brouillard augmente. Le cas le plus fréquent est la diminution du brouillard. Les stations rattrapées par l'urbanisation ont vu son évolution diminuer à ce moment. Ceci s’est retrouvé confirmé par le fait que les stations situées dans des lieux non-urbanisés ou peu voient […]
Fog generates poor horizontal and vertical visibility, thus directly intervenes on human activities. The growth of towns and cities has implied modifications in the environment, changing the frequency of fog as well. Urban areas are parts of climatic and topographic entities that influence the distribution of fog over the country. So, it is more frequent in towns situated in continental climate areas than in seaside or oceanic climate ones. The same occurs with relief: it will be observed less frequently on coastlines, plains plateaux or narrow valleys than in broad valleys and hollow, hilly or mountainous areas. If the necessary connotations for the fog to build up (temperature, wind speed, relative moisture, etc) are met, it will generally appear, though it may be exceptional in some places. Human conditions must then be taken into account. As a matter of fact, as France is getting more urbanised, two contrary influences oppose each other in towns and cities for the building up of fog: pollution and urban heat island phenomenon. So, when the influence of urban heat outweighs the one of atmospheric pollution, the importance of the urban heat island is so high that the floating particles brought by pollution hinder the condensation of water vapour and thus the build-up of fog. On the contrary, when these conditions are reversed, the amount of particles is high, global radiation is lower and fog occurrence is higher. The decrease of fog is most frequently observed, particularly in stations progressively caught up by urbanization. This has been confirmed by the fact that stations situated in little or non-urbanised areas have counted up a growing number [. . . ]

Les moyens mis en uvre pour l'etude du brouillard de rayonnement sont de deux natures: la simulation numerique et l'experimentation. Le premier chapitre traite du modele 1d cobra que nous avons utilises pour faire une etude par simulation numerique. Cette etude fait l'objet du chapitre 2, nous montrons l'influence de certains parametres sur les caracteristiques du brouillard forme. Dans le troisieme chapitre, on presente la campagne valladolid 85 et l'elaboration a partir des donnees obtenues, d'une banque de donnees d'episodes brouillard. Enfin, grace a ces donnees, nous avons effectue des comparaisons modele-experience afin de valider les schemas physique du modele

Les nuages sont essentiels à de nombreux aspects de l'existence humaine sur terre. Ils ont également un impact significatif sur le bilan énergétique de la Terre. Bien que l'effet des nuages sur le climat soit complexe et ne soit pas entièrement compris, une grande partie de l'incertitude concernant le réchauffement climatique est liée aux mécanismes de rétroaction des nuages sur le climat. Des études ont montré que la représentation des nuages de basse altitude est encore sous-estimée dans divers modèles climatiques. La nécessité d'examiner les propriétés des nuages à différents niveaux est devenue une priorité dans l'observation de la terre. Des observations continues et détaillées des nuages sont nécessaires pour caractériser les propriétés des nuages à l'échelle locale et mondiale. Les instruments de télédétection active et passive tels que les radars de nuages, les lidars, les radiomètres dans le visible et les micro-ondes, etc. ont l'avantage de permettre une observation continue pendant de longues périodes depuis le sol ou l'espace. Ces capteurs fournissent des observations de l'état de l'atmosphère à plusieurs longueurs d'onde du spectre électromagnétique à différentes résolutions temporelles et spatiales.Un des paramètres fondamentaux pour caractériser les propriétés microphysiques de ces nuages de basse altitude est le contenu en eau liquide (LWC). Cette thèse vise à développer un algorithme d'estimation du LWC dans les nuages de basse altitude en utilisant de manière synergique le radar de nuage et le radiomètre micro-ondes (MWR). Un radar de nuages à 95GHz mesure l'énergie rétrodiffusée par les gouttelettes nuageuses et est représentée par le facteur de réflectivité radar (Z).. Pour retrouver le LWC des nuages liquides de basse altitude, on utilise traditionnellement des relations empiriques qui suivent une loi de puissance telle que Z=aLWCb. Cependant, ces relations ne représentent pas toujours la variabilité de la distribution en taille des gouttes dans un système nuageux hétérogène et ne tiennent pas compte de l’atténuation des nuages liquides. Dans cette thèse, je propose de réutiliser le même concept, mais la contrainte sur la pré-facteur 'a' de la loi de puissance est relachée en ajoutant des informations supplémentaires telles que le contenu intégré en eau liquide (LWP).Mon algorithme de restitution est basé sur une théorie d'estimation probabiliste appelée approche variationnelle. Grâce à ce cadre flexible, lorsque l’information sur le contenu en eau liquide intégré provenant du MWR est assimilée, le pré-facteur « a » peut également être restitué. Pour tester le comportement de l'algorithme, un test de sensibilité est réalisé en utilisant des profils de brouillard synthétiques issus d’une simulation AROME. L'analyse a montré que l'algorithme est très sensible au biais appliqué à LWP car il s'agit d'une information intégrée verticalement qui va impacter l’ensemble du profil. D'autres paramètres, tels que l’exposant 'b' et des relations d'atténuation alternatives, ont moins d'impact sur les résultats de l'algorithme.Comme le test de sensibilité ne permet pas de valider les hypothèses microphysiques de la méthode, le LWC restitué est comparé aux observations in-situ recueillies pendant la campagne SOFOG-3D. Les observations d'un radar nuage et d'un radiomètre micro-ondes co-localisés sont utilisées pour restituer LWC, et la comparaison a montré une meilleure concordance avec les observations in-situ pour les stratus que pour le brouillard.. Enfin, l'algorithme est appliqué à 39 cas de nuages et de brouillard de novembre 2018 à mai 2019 à l'observatoire SIRTA afin de construire une climatologie de LWC et de valeurs de pré-facteur « a ». Puisque la méthode de restitution doit être utilisable même sans information du radiomètre, nous proposons d'utiliser cette climatologie comme connaissance a priori des valeurs du pré-facteur « a » ce dernier n’étant contraint par le LWP
Clouds are critical to the majority of aspects of human existence on earth. They also have a significant impact on the earth's energy balance. Although the effect of clouds on the climate is complex and not fully understood, much of the uncertainty about global warming is related to the cloud-climate feedback problem. Studies have shown that the representation of low-level clouds is still underestimated in various climate models. The necessity to examine the cloud properties at different levels has emerged as a priority in earth observation. Continuous and detailed observations of clouds are needed to characterize the cloud properties on a local and global scale. Active remote and passive sensing instruments like cloud radars, lidars, visible and microwave radiometers, etc., have the advantage of continuous observation for long periods from the ground or space.One of the fundamental parameters to characterize the microphysical properties of these low-level clouds is the liquid water content (LWC). This thesis aims at developing an algorithm estimating LWC in low-level clouds using cloud radar and microwave radiometer (MWR) synergy when the latter is available. A 95GHz cloud radar measures the backscattered energy from cloud droplets in terms of radar reflectivity factor (Z). In the Rayleigh regime, Z is considered proportional to the sixth moment of droplet size. Traditionally, empirical relations following a power law such as Z=aLWCb are used to retrieve the LWC of low-level liquid clouds. However, such relationships do not always represent the variability of drop size distribution in a heterogeneous cloud system and do not account for liquid cloud attenuation. In this thesis, I propose using the same concept, but the constraint on ‘a’ from the power law is released by adding extra information such as the liquid water path (LWP). Studies have shown that the accuracy of LWC estimates can be increased by incorporating additional information from an independent remote sensing instrument like a microwave radiometer (MWR) in the retrieval method.My retrieval algorithm is based on probabilistic estimation theory called the variational approach. Thanks to this flexible framework, when liquid water path (LWP) information from MWR is assimilated, the LWC in the profile is scaled by LWP information, and the scaling factor (lna) can also be retrieved for each profile. To test the behavior of the retrieval algorithm, a sensitivity analysis for perturbations in key parameters using synthetic fog profiles from AROME simulation is conducted. The analysis has shown that the algorithm is very sensitive to the bias in LWP because it is a vertically integrated information and thus plays a critical role in the retrieval. Other parameters, such as 'b' and alternative attenuation relationships, have less implications on the stability of the algorithm.Because the sensitivity test is not validating the microphysical assumptions of the method,the validation of such an algorithm is challenging, as we need reference measurements of LWC co-located with the retrieved values.During the SOFOG-3D campaign (South-West of France, October 2019 to March 2020), in-situ measurements of LWC were collected in the vicinity of a cloud radar and a microwave radiometer, allowing comparison against my retrieved LWC. The comparison showed better agreement with in-situ observations for stratus clouds than fog. The comparison also demonstrated that cloud-fog heterogeneity is an important factor in the assessment. Finally, the retrieval algorithm is employed to build a climatology of LWC and lna for 39 cloud and fog cases from November 2018 to May 2019 at the SIRTA observatory. Since the retrieval method must be usable without radiometer information, we propose using this climatology as a priori knowledge for the scaling factor, which is no longer constrained by LWP

Ce travail de thèse est consacré à l'étude de l'interaction entre une aspersion par brouillard d'eau et un feu. Il s'appuie sur une modélisation existante figurant dans le code à champs « Fire Dynamics Simulator ». L'approche consiste en premier lieu à appréhender, par le biais d'une synthèse bibliographique, les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel et lors d'une aspersion par brouillard d'eau. Ensuite, un travail d'évaluation est mené. L'évaluation se veut évolutive, en commençant par des cas simples à l'échelle du laboratoire afin de travailler le plus indépendamment possible sur certaines parties du modèle d'aspersion, pour ensuite s'intéresser à la configuration tunnel. Ce travail d'évaluation permet de mieux cerner les aptitudes du code à simuler les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel soumis ou non à une aspersion. Des comparaisons sont effectuées avec plusieurs essais réalisés entre 2005 et 2008 sur une maquette de tunnel à échelle 1/3. Une fois cette évaluation accomplie, l'outil est exploité pour améliorer notre compréhension des phénomènes d'interaction entre le brouillard d'eau, la ventilation du tunnel et le feu. En particulier, l'influence de l'aspersion sur l'écoulement longitudinal est analysée, le rôle énergétique du brouillard d'eau est mesuré et les modes de transfert de chaleur associés aux gouttes sont quantifiés. Cette exploitation permet également d'évaluer numériquement l'influence de quelques paramètres sur l'efficacité de l'aspersion telles que la vitesse de ventilation longitudinale, la puissance du feu et la taille des gouttes pulvérisées. En dernier lieu, le code champs est exploité dans le cadre d'une étude numérique exploratoire en vue d'une campagne d'essais en bâtiment pour appréhender l'interaction entre l'aspersion, la nappe de fumée et le désenfumage mécanique
This work deals with the study of the phenomena involved when a water mist is sprayed in a tunnel fire environment. It relies on an extensive use of numerical simulations using the CFD code "Fire Dynamics Simulator". The first chapter of this thesis provides an overview of the tunnel fire characteristics and the phenomena involved when the water mist is sprayed. A bibliographical review on the research on tunnel fires with or without any mitigation system is conducted, allowing to outline the reason and the context for this research. In the second and third chapters, the computational tool undergoes testing. It is verified and validated based on comparison with analytical solutions and experimental cases of increasing complexity: from the laboratory scale for assessing one particular part of the water spray model (chapter 2) up to the tunnel scale (chapter 3). For the last case, the code validation makes use of the results of a reduced scale (1/3rd) tunnel fire test campaign conducted between 2005 and 2008. Once the validation is achieved, the computational tool is used intensively in the third chapter in order to improve the understanding of the interaction phenomena between water mist, tunnel longitudinal ventilation and fire. In particular, the water mist influence on the tunnel air flow is studied, the water mist heat contribution is quantified and the heat transfered to the droplets is identified. Furthermore, the CFD code is used to assess the impact of the longitudinal air velocity, the heat release rate and the water droplet size on the water mist efficiency. The last chapter illustrates how a CFD code can be used on a given situation, here a compartment fire test campaign, in order to foresee the interaction between the water mist, the smoke layer and the smoke extraction

Ce travail de thèse est consacré à l'étude de l'interaction entre une aspersion par brouillard d'eau et un feu. Il s'appuie sur une modélisation existante figurant dans le code à champs Fire Dynamics Simulator. L'approche consiste en premier lieu à appréhender, par le biais d'une synthèse bibliographique, les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel et lors d'une aspersion par brouillard d'eau. Ensuite, un travail d'évaluation est mené. L'évaluation se veut évolutive, en commençant par des cas simples à l'échelle du laboratoire afin de travailler le plus indépendamment possible sur certaines parties du modèle d'aspersion, pour ensuite s'intéresser à la configuration tunnel. Ce travail d'évaluation permet de mieux cerner les aptitudes du code à simuler les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel soumis ou non à une aspersion. Des comparaisons sont effectuées avec plusieurs essais réalisés entre 2005 et 2008 sur une maquette de tunnel à échelle 1/3. Une fois cette évaluation accomplie, l'outil est exploité pour améliorer notre compréhension des phénomènes d'interaction entre le brouillard d'eau, la ventilation du tunnel et le feu. En particulier, l'influence de l'aspersion sur l'écoulement longitudinal est analysée, le rôle énergétique du brouillard d'eau est mesuré et les modes de transfert de chaleur associés aux gouttes sont quantifiés. Cette exploitation permet également d'évaluer numériquement l'influence de quelques paramètres sur l'efficacité de l'aspersion telles que la vitesse de ventilation longitudinale, la puissance du feu et la taille des gouttes pulvérisées. En dernier lieu, le code à champs est exploité dans le cadre d'une étude numérique exploratoire en vue d'une campagne d'essais en bâtiment pour appréhender l'interaction entre l'aspersion, la nappe de fumée et le désenfumage mécanique.

Cette thèse, cofinancée par l'ADEME et Turbomeca, a pour objet le développement d'un outil numérique, prédictif de l'allumage d’un brouillard de carburant dans un foyer de turbomachine, en fonction des conditions aéro-diphasiques (à haute altitude notamment), et du positionnement de la bougie à l’intérieur de la chambre. Un modèle numérique a été développé pour tester l'allumage d'un noyau diphasique, placé à proximité de la bougie, et donc soumis à une décharge d'énergie transitoire. Afin de déterminer s'il y a extinction de ce noyau ou propagation effective de l'allumage à la chambre de combustion complète, ce modèle a été couplé au code de calcul d'écoulements aéro-diphasiques CEDRE de l'ONERA. La procédure complète de calcul a été appliquée à un foyer expérimental, de géométrie simplifiée, sur lequel des essais ont été menés au Centre du Fauga-Mauzac de l’ONERA, pour des conditions reproduisant celles au sol et en altitude. Le modèle d'allumage du noyau diphasique a également été appliqué à un foyer industriel Turbomeca, pour différentes configurations, en conditions de démarrage. Pour ces deux cas d’applications, les résultats des simulations numériques sont en bon accord avec ceux obtenus sur banc d’essais.

La modélisation Eulérienne des écoulements diphasiques conduit à des systèmes convectifs diffusifs écrits sous forme non conservative. Nous montrons comment obtenir un système bien posé à partir des équations de Navier-Stokes qui régissent l'écoulement du gaz autour des gouttes et du liquide à l'intérieur des gouttes. Les solutions faibles du système hyperbolique non conservatif extrait du modèle Eulérien sont définies comme limites de solutions du système du second ordre lorsque les phénomènes de diffusion sont négligés. Nous résolvons alors le problème de Riemann. Plus généralement, nous définissons onde de choc pour une grande classe de systèmes hyperboliques écrits sous forme non conservative. La dernière partie est consacrée à l'analyse numérique d'écoulements dyphasiques constitués d'un brouillard de gouttes
Eulerian modelization of sprays leads to convection-diffusion systems written under non conservatrice form. We show how the averaging of the Navier-Stokes equations satsified by the gas flow around the droplets and the liquid flow inside the droplets leads to a well-posed problem. The shock waves solutions of the first order non-conservative system extracted from this model are defined as the limit when the diffusion processes are neglected of solutions of the second order system. Then we solve the Riemann problem. More generally this method allows us to define shock waves solutions for a wide class of hyperbolic systems written under non-conservative form. Finally the last section deals with the numerical simulation of sprays

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’interaction d'un brouillard avec un choc en régime supersonique. L’approche eulérienne a été utilisée car elle est particulièrement adaptée aux machines fortement parallèles. Un module nommé SDFS (Supersonic Dilute Flow Solver), permettant de modéliser le comportement du brouillard, a été créé et validé au sein d’un code d’aérodynamique du CEA. Les travaux ont porté sur trois aspects de la modélisation numérique. Premièrement, l’étude et la création de nouveaux modèles. Deuxièmement, l’implémentation numérique et la validation sur des cas académiques de référence. Enfin, la confrontation entre les résultats numériques et des données expérimentales issues de la littérature
In this thesis we focus on the interaction between a supersonic dilute flow and a detached shock. The Eulerian approach has been chosen because it is particularly adapted to parallel computing. A program named SDFS (Supersonic Dilute Flow Solver), was created and validated in a CEA aerodynamic code. Three aspects of the computational simulation have been studied. First the study and creation of new models. Then the numerical implementation and the validation through academic reference cases. Finally, the comparison between numerical results and experimental data

L’objet de cette thèse est la conception d’un lidar dédié à la mesure du profil du contenu en eau liquide dans le brouillard. Actuellement, ce paramètre n’est mesuré que sur des volumes restreints, au sol ou à des altitudes données. Or sa connaissance devrait apporter une meilleure compréhension de l’évolution du brouillard et devrait aussi constituer une information intéressante pour le contrôle des modèles de prévision du phénomène. Elle est en théorie possible, car il a été montré à la fin des années 70 qu’il existe une relation empirique linéaire entre le contenu en eau liquide et le coefficient d’extinction optique pour une longueur d’onde de 11 μm. J’ai confirmé l’existence de cette relation sur la base d’observations récentes plus précises que celle des années 70, et ai déterminé ses limites de validité. Les brouillards se développent du sol jusqu’à quelques centaines de mètres, c’est donc sur cette gamme d’altitude que nous devons pouvoir faire la mesure. J’ai analysé les choix de conception offerts par les lidars afin de déterminer le système le plus performant pour notre application. Tout d’abord, j’ai analysé les capacités de mesure des lidars à détection directe et hétérodyne et j’ai mis en évidence que la détection hétérodyne est la plus appropriée. J’ai ensuite comparé les performances des configurations monostatique, bistatique et bistatique désaxé, et j’ai trouvé que la configuration monostatique est la plus appropriée. J’ai ensuite codé un simulateur instrumental et mis en évidence un biais de mesure lors de la restitution du coefficient d’extinction sur les premières centaines de mètres. J’ai proposé et validé une correction de ce biais. J’ai ensuite établi deux approximations analytiques pour le biais et l’écart-type de l’estimateur du coefficient d’extinction. Avec le simulateur, elles ont permis de se faire une idée de la portée et de la précision qui pourront être obtenues
The objective of the present study is the design of a lidar for the measurement of vertical profiles of liquid water content in fogs. Presently, there is no system able to measure such profile. The liquid water content is measured at ground or at limited number of altitudes. Yet, the information would improve our understanding of fog processes and provide valuable data for controlling fog forecast models. Its feasibility is theoretically possible because it was shown in the late 70s that the liquid water content and the optical extinction at 11μm are empirically linked by a linear relationship. My first objective was to test this relationship with rencent observations more precise than in the late 70s. The relationship is confirmed within limits that I tried to determine. The vertical extension of fogs is several hundreds of meters. We thus need a lidar with a maximum range of several meters. I compared the range of a direct versus a heterodyne lidar and I found the heterodyne lidar is more appropriate. I have developed analytic approximations of the heterodyne efficiency for several transmitter configurations - monostatic, bistatic with parallel or non-parallel axes - and found the monostatic configuration gives the best results at short range. I coded a simulator for the lidar and showed the retrieval of the extinction coefficient from lidar signals with the usual signal processing technique produces biases at short range. I proposed and validated a correction scheme. I derived two analytic approximations for the bias and the standard deviation of the estimations of the extinction coefficient. They were used to estimate the practical range and accuracy a lidar can achieve for the measurement of the liquid water content in fogs