Thèses : « Méso et sous-Méso échelle »

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Perraud, Emilie. « Vers une amélioration du schéma statistique de nuages de méso-échelle dans les modèles AROME et Méso-NH ». Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1081/.

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Résumé :

Une bonne représentation des nuages est essentielle à la qualité des modèles de prévision numérique du temps comme AROME (Delta x=2,5km) et Méso-NH. A des résolutions de méso-échelle, les nuages de couche limite (cumulus peu profonds et stratocumulus) sont encore associés à des processus de transport et de formation sous-maille dont il faut améliorer la représentation. La paramétrisation des processus de condensation/évaporation consiste en un ajustement à saturation visant à rétablir l'équilibre thermodynamique entre les phases de l'eau. Les nuages résolus à l'échelle de la maille sont communément traités par un schéma " tout ou rien " dans lequel chaque maille de modèle est considérée comme totalement claire ou nuageuse. Les schémas de nuages sous-maille adoptent couramment une description statistique de la variabilité sous-maille horizontale des variables d'humidité et de température. Une analyse statistique détaillée de données de fine échelle, obtenues à partir de simulations LES pour des cas de nuages chauds non-précipitants de couche limite, a été réalisée. Elle montre qu'à méso-échelle, l'utilisation d'une distribution statistique double gaussienne, associée à une variable traduisant l'écart local à la saturation dans la maille, fournit une bonne estimation des champs nuageux et des hauteurs de base et de sommet des nuages. En cas de cumulus épars, une méthode d'échantillonnage de données de fine échelle (LES) a montré que le mode principal sec, associé à l'environnement, peut être relié à un schéma de turbulence. Un schéma en flux de masse convectif peut être utilisé pour caractériser le second mode, associé aux thermiques peu profonds
A good representation of clouds is essential for the quality of numerical weather prediction (NWP) models such as AROME (Delta x=2,5km) and Méso-NH. With mesoscale resolutions, boundary-layer clouds such as shallow cumulus and stratocumulus are still linked with subgrid processes and it is necessary to improve their representation. The parameterization of the condensation/evaporation processes consists in a saturation adjustment in order to restore the thermodynamic equilibrium between the phases of water. Resolved clouds are commonly treated with an "all or nothing" scheme considering that a model gridbox is totally clear or cloudy. Subgrid cloud schemes currently assume a statistical description of the horizontal subgrid variability of humidity and temperature variables. A comprehensive statistical analysis of cloud fine scale data, obtained from LES simulations for non-precipitating warm boundary-layer clouds, was carried out. For mesoscale resolutions, it shows that the use of a double Gaussian distribution, associated to a single variable depicting the local distance to the saturation inside the model gridbox, provides a good estimation of the cloud fields and of the cloud base and cloud top heights. For sparse cumulus cases, a conditional sampling method shows that the dry main mode, linked to the cloud environment, would be connected to an eddy diffusivity scheme. A convective mass flux scheme could be used to characterize the cloudy second mode, associated to shallow thermals

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Lauvaux, Thomas. « Inversion à méso échelle des sources et puits de carbone ». Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0007.

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Résumé :

Inverse methods at large scales are used to infer the spatial variability of carbon sources and sinks over the continents but their uncertainties remain large. Atmospheric concentrations integrate the surface _ux variability but atmospheric transport models at low resolution are not able to simulate properly the local atmospheric dynamics at the measurement sites. However, the inverse estimates are more representative of the large spatial heterogeneity of the ecosystems compared to direct _ux measurements. Top-down and bottom-up methods that aim at quantifying the carbon exchanges between the surface and the atmosphere correspond to di_erent scales and are not easily comparable. During this phD, a mesoscale inverse system was developped to correct carbon _uxes at 8km resolution. The high resolution transport model MesoNH was used to simulate accurately the variability of the atmospheric concentrations, which allowed us to reduce the uncertainty of the retrieved _uxes. All the measurements used here were observed during the intensive regional campaign CERES of May and June 2005, during which several instrumented towers measured CO2 concentrations and _uxes in the South West of France. Airborne measurements allowed us to observe concentrations at high altitude but also CO2 surface _uxes over large parts of the domain. First, the capacity of the inverse system to correct the CO2 _uxes was estimated using pseudo-data experiments. The largest fraction of the concentration variability was attributed to regional surface _uxes over an area of about 300km around the site locations depending on the meteorological conditions. Second, an ensemble of simulations allowed us to de_ne the spatial and temporal structures of the transport errors. Finally, the inverse _uxes at 8km resolution were compared to direct _ux measurements. The inverse system has been validated in space and time and showed an improvement of the _rst guess _uxes from a vegetation model decreasing signi_cantly the initial mis_t to independent _ux observations
Les méthodes d'inversion à grande échelle ont permis d'estimer la variabilité spatiale des sources et puits de carbone continentaux mais les incertitudes associées restent importantes. En e_et, les concentrations atmosphériques intègrent la variabilité des _ux de surface, mais les modèles de transport à basse résolution utilisés dans les inversions ne peuvent reproduire correctement la complexité da la dynamique atmosphérique locale des sites de mesure. Cependant, ces estimations sont plus représentatives de la grande hétérogénéité spatiale des écosystèmes que les mesures directes des _ux. Les méthodes inverses et directes qui visent toutes les deux à estimer le bilan des échanges de carbone entre la surface et l'atmosphère s'appliquent donc à des échelles di_érentes et sont ainsi di_cilement comparables. Au cours de cette thèse, un système d'inversion à méso échelle a été développé pour corrigerles _ux de carbone à une résolution de 8km. Le modèle de transport à haute résolution (MésoNH) a permis de simuler la variabilité des concentrations atmosphériques avec une meilleure précision, ce qui a permis de limiter les incertitudes sur les _ux inversés. L'intégralité des données est issue de la campagne régionale intensive CERES de mai et juin 2005, lors de laquelle plusieurs tours instrumentées ont mesurées les concentrations et les _ux de CO2 dans le Sud Ouest de la France. Des mesures aéroportées ont permis également d'observer les concentrations en altitude ainsi que les _ux de CO2 aggrégées sur de larges bandes à la surface. Dans un premier temps, la capacité du système à corriger les _ux de CO2 a été estimé par l'intermédiaire de pseudo-données. La majeure partie de la variabilité des concentrations a été attribuée aux _ux régionaux dans une zone qui s'étend, selon les conditions météorologiques, jusqu'à 300km autour des sites de mesure. Dans un second temps, un ensemble de simulations a permis de dé_nir les structures spatiale et temporelle des erreurs de transport. Dans un dernier temps, les _ux corrigés par l'inversion à 8km de résolution ont été comparés à des mesures directes de _ux. Le système d'inversion a été ainsi validé dans le temps et l'espace et a montré une amélioration de l'estimation des _ux de CO2 issues d'un modèle de végétation en diminuant signi_cativement les erreurs initiales par rapport aux observations indépendantes de _ux de CO2

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Chiriaco, Marjolaine. « Les cirrus : observation par télédétection et modélisation à méso-échelle ». Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066576.

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Chomette, Olivier. « Modélisation et analyse méso-échelle du cycle de l'aérosol désertique : aspects radiatifs et dynamiques ». Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-347.pdf.

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Résumé :

L'objectif du travail présenté est de modéliser le cycle atmosphérique émission-transport-dépôt de l'aérosol désertique afin d'étudier son impact radiatif et de mettre en évidence l'effet qui peut en résulter sur la dynamique de l'atmosphère. On utilise pour cela un modèle méso-échelle, le RAMS, après l'avoir amplement aménagé, de sorte qu'il soit utilisable pour modéliser le cycle des aérosols désertiques pendant un événement couvrant une région (partie du Sahara et de l'océan Atlantique) de 15 millions de km² durant plusieurs jours. L'aménagement du modèle comporte (i) un module décrivant la physique des soulèvements, incluant une cartographie des états de sol de la moitié Ouest du Sahara, (ii) une procédure décrivant le dépôt sec des particules par gravité, ce qui entraîne l'évolution de la granulométrie au cours du temps et (iii) un code radiatif détaillé permettant la prise en compte de l'aérosol. La détermination des caractéristiques optiques de l'aérosol désertique en fonction de sa granulométrie et de son indice complexe est réalisée pour alimenter le programme de calcul. Les résultats des simulations sont comparés avec les données d'observations disponibles (satellite, mesures photométriques sol, mesures météorologiques) et sont en général en bon accord avec ces dernières. Nous avons montré l'importance de la détermination des vents à la surface des zones d'émission ainsi que de la bonne description des reliefs et de la rugosité des surfaces, pour la qualité de cet accord. L'évaluation de l'impact radiatif de l'aérosol désertique est réalisée par comparaison des bilans radiatifs de l'atmosphère avec et sans aérosol. La même démarche est utilisée pour l'étude de la rétroaction entre la dynamique et la présence d'aérosol dans l'atmosphère. On montre que l'impact radiatif à une rétroaction importante sur les masses soulevées. En revanche l'effet sur la dynamique apparaît négligeable dans le cas étudié.

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Alhammoud, Bahjat. « Circulation générale océanique et variabilité à méso-échelle en Méditerranée Orientale : approche numérique ». Phd thesis, Aix-Marseille 2, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001798.

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Résumé :

L'étude de la circulation dans le bassin Est de la Mer Méditerranée a été abordée par une analyse conjointe de simulations numériques réalisées avec un modèle à très haute résolution horizontale, de climatologies et d'observations in-situ et satellitaires. Une validation approfondie du modèle montre un bon accord entre les différentes masses d'eau. La circulation de surface est, elle aussi, en bon accord avec les schémas de circulation récents. Ainsi, la majeure partie de l'eau atlantique suit la côte africaine et forme un jet côtier intense au niveau de la côte libyenne, plutôt que le Mid Mediterranean Jet décrit il y a quelques années par plusieurs auteurs. Les structures de mésoéchelle bien répertoriées (tourbillons d'Egypte, Ierapetra, ...)sont également correctement reproduites. En accord avec des observations par satellite, le modèle montre que des tourbillons de mésoéchelle très énergétiques dominent la circulation de surface dans le sud du bassin Levantin. Les tourbillons de mésoéchelle sont plus énergiques en été qu'en hiver dans l'ensemble du bassin. Les simulations permettent en outre une analyse détaillée du cycle de vie de ces tourbillons et comment ils sont susceptibles d'affecter la circulation moyenne. Selon la position et le développement des tourbillons, des différents régimes de la circulation peuvent être reproduits. Notamment, les tourbillons du bassin Levantin (Tourbillons egyptiens, Lattaquié, Ierapetra) peuvent entraîner des blocages et bifurcations vers le large de l'inflow côtier d'eau atlantique de surface.

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Desprès, Agnès. « Les fronts de méso-échelle dans la mer d'Irminger : origine dynamique et variabilité ». Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066162.

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Résumé :

L'objet de cette thèse est l'étude des fronts thermohalins de méso-échelle (20 à 60 km) dans la mer d'Irminger, comme marqueurs des interactions entre masses d'eau aux propriétés hydrologiques contrastées. Ce travail se focalise sur les mécanismes associés à la formation et à l'établissement des propriétés hydrologiques des fronts de surface dans une région-clef du gyre subpolaire, qui, située au carrefour entre les influences polaire, subpolaire et subtropicale, alimente en aval les zones de formation d'eau profonde impliquées dans la branche profonde de la circulation thermohaline. Ce travail est basé sur une approche originale qui combine trois jeux de données. Données de surface issues de navires d'opportunité, données de campagnes océanographiques, et modèle d'advection basé sur l'utilisation des champs de courant altimétriques, sont ainsi combinés pour effectuer une description dynamique et en trois dimensions des fronts observés. Une première étude est consacrée à la mise en évidence de l'origine dynamique des fronts. Concentrée dans deux zones spécifiques du bassin d'Irminger, dont l'une seulement est associée à un front climatologique, la frontogénèse se produit dans les régions de confluence locale du champ de courant. Cette analyse a permis de démontrer le rôle du brassage horizontal à méso-échelle dans la structuration des champs thermohalins de surface. Une seconde étude a mis en évidence l'extension verticale des fronts sous la couche mélangée, et identifié le rôle saisonnier des interactions air-mer dans l'établissement des propriétés thermohalines de surface, qui aux saisons stratifiées ne sont que partiellement le reflet des propriétés de subsurface.

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Quentel, Elise. « Imagerie de la structure thermohaline dans le Golfe de Cadix : Traitement des données sismiques et d'océanographie physique de la Veine d'Eau Méditerranéenne ». Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00495963.

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Résumé :

La redécouverte en 2003 par Holbrook et al. que la colonne d'eau pouvait être imagée par la méthode de la sismique marine a débouché sur la mise en place du projet européen GO (Geophysical Oceanography). Ce projet a eu pour but d'améliorer notre compréhension de la structure à méso et sous-méso-échelle de l'océan en étudiant plus particulièrement le Golfe de Cadix où une structure thermohaline complexe est présente. Les travaux présentés dans ce travail de thèse s'inscrivent directement dans ce projet. En retraitant des données historiques de sismique marine et d'hydrologie, nous avons réhabilité le jeu de données conséquent qui existait sur cette zone. Nous avons ainsi démontré que ces données de sismique marine permettaient d'imager les structures océanographiques de la méso-échelle à la sous-mésoéchelle avec une résolution horizontale d'environ 10 m. Les données d'hydrologie dont la résolution verticale est inférieure au mètre nous permettent de calibrer les données de sismique marine en température et salinité. Afin de relier nos deux jeux de données, nous avons cherché à définir le signal sismique. Celui-ci est reconstruit en convoluant le coefficient de réflexion avec l'ondelette source du système d'acquisition sismique. Le principal facteur influençant le signal sismique est la température via le gradient de vitesse du son. Les données de sismique marine et d'hydrologie de la campagne GO acquises simultanément dans le Golfe de Cadix en Avril 2007 ont ensuite été analysées pour déterminer la nature physique et les caractéristiques géométriques des réflecteurs acoustiques dans la colonne d'eau. Les données sismiques montrent des réflecteurs intenses, proches de la surface, au-dessus des courants d'Eau Méditerranéenne (EM), au-dessus d'un Meddy, et dans une structure de sous-méso-échelle de l'EM qui sont liés à de forts contrastes thermohalins. L'analyse en ondelettes verticales appliquées aux données sismiques indique des réflecteurs de longueurs d'onde verticales (16-64 m) associées à une stratification thermohaline. En bordure du Meddy, des intrusions latérales d'eau moins salée sont révélées par des réflecteurs de 25-75 m d'épaisseur. Les données sismiques étudiées révèlent que les limites supérieures et inférieures des couches correspondent à l'existence de structures à fine-échelle. Les données basse fréquence de sismique marine permettent la détection systématique et la surveillance des tourbillons de mésoéchelle et de sous-méso-échelle qui ne sont identifiés qu'occasionnellement avec les sections d'hydrologie.

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Stéfanon, Marc. « Canicules et sécheresses en Méditerranée : contributions des processus couplés surface-atmosphère à méso-échelle ». Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00747124.

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Résumé :

Dans un contexte de réchauffement climatique où un été sur deux pourrait être similaire à l'été 2003, plusieurs études ont mis en lumière l'importance de la sécheresse et du couplage surface-atmosphère dans l'amplification et le maintien des fortes températures lors d'une canicule. Au cours de cette thèse j'ai développé une nouvelle méthode de classification des canicules d'après leurs structures spatiales dans la zone Euro-Méditerranée. Les méthodes de classification, généralement conçues pour classer un grand nombre d'évènements, ont été adaptés aux évènements rares en introduisant trois critères portant sur la température et l'extension spatio-temporelle de la vague de chaleur. Cette méthode a permis d'extraire six classes distinctes de canicules. Mon analyse de processus s'est focalisé par la suite sur l'une de ces classes localisé en Europe de l'ouest. Un ensemble d'expérinces numériques de sensibilité a permis de mettre en évidence la contribution du déficit hydrique du sol sur l'amplitude des canicules. Différents comportements sont observés, en plaine la température dans la couche limite atmosphérique est largement contrôlé par la convection à l'échelle locale. Sur les zones côtières et montagneuses, les circulations de méso-échelle de type vent de pente et brises de mer contribuent à atténuer considérablement la canicule en favorisant l'advection d'air frais et humide et la formation de précipitations. L'effet de la végétation sur l'amplitude des canicules a par la suite été analysé. Pour ce faire, j'ai développé des outils de modélisation couplant dynamique atmosphérique et dynamique de la végétation qui ont permis de mieux comprendre les processus de conditionnement des canicules et sécheresses en Europe de l'ouest. Ce développement s'inscrivait dans un cadre plus large de mise en place d'un modèle du système climatique régional entrepris à l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) au sein du projet MORCE-MED. Ce volet de ma thèse est le plus original car peu exploré dans la littérature. De par ces outils j'ai pu tout d'abord montré qu'inclure une végétation interactive dans un modèle atmosphérique régional permettait de simuler les modifications du cycle phénologique qui contrôle le développement de la végétation et l'évapotranspiration. Appliquée aux canicules de juin et août 2003, j'ai montré que la prise en compte d'une végétation interactive atténuait l'amplitude de la canicule de juin et accentuait celle d'août. Enfin, dans un contexte plus applicatif, j'ai évalué l'effet d'un changement d'usage des sols pouvant permettre d'atténuer les effets de ces canicules sur l'homme. Dans une démarche préliminaire, j'ai remplacé les surfaces anthropisées (essentiellement surfaces agricoles) par des forêts et prairies. Là aussi, les effets constatés ont été plus contrastés qu'anticipées, avec une atténuation de la canicule de juin et une accentuation de la canicule d'août avec une variabilité spatiale forte à méso-échelle.

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Stéfanon, Marc Alexandre. « Canicules et sécheresses en Méditerranée : contributions des processus couplés surface-atmosphère à méso-échelle ». Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. https://pastel.hal.science/docs/00/74/71/24/PDF/TheseStefanon.pdf.

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Résumé :

Dans un contexte de réchauffement climatique où un été sur deux pourrait être similaire à l'été 2003, plusieurs études ont mis en lumière l'importance de la sécheresse et du couplage surface-atmosphère dans l'amplification et le maintien des fortes températures lors d'une canicule. Au cours de cette thèse j'ai développé une nouvelle méthode de classification des canicules d'après leurs structures spatiales dans la zone Euro-Méditerranée. Les méthodes de classification, généralement conçues pour classer un grand nombre d'évènements, ont été adaptés aux évènements rares en introduisant trois critères portant sur la température et l'extension spatio-temporelle de la vague de chaleur. Cette méthode a permis d'extraire six classes distinctes de canicules. Mon analyse de processus s'est focalisé par la suite sur l'une de ces classes localisé en Europe de l'ouest. Un ensemble d'expérinces numériques de sensibilité a permis de mettre en évidence la contribution du déficit hydrique du sol sur l'amplitude des canicules. Différents comportements sont observés, en plaine la température dans la couche limite atmosphérique est largement contrôlé par la convection à l'échelle locale. Sur les zones côtières et montagneuses, les circulations de méso-échelle de type vent de pente et brises de mer contribuent à atténuer considérablement la canicule en favorisant l'advection d'air frais et humide et la formation de précipitations. L'effet de la végétation sur l'amplitude des canicules a par la suite été analysé. Pour ce faire, j'ai développé des outils de modélisation couplant dynamique atmosphérique et dynamique de la végétation qui ont permis de mieux comprendre les processus de conditionnement des canicules et sécheresses en Europe de l'ouest. Ce développement s'inscrivait dans un cadre plus large de mise en place d'un modèle du système climatique régional entrepris à l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) au sein du projet MORCE-MED. Ce volet de ma thèse est le plus original car peu exploré dans la littérature. De par ces outils j'ai pu tout d'abord montré qu'inclure une végétation interactive dans un modèle atmosphérique régional permettait de simuler les modifications du cycle phénologique qui contrôle le développement de la végétation et l'évapotranspiration. Appliquée aux canicules de juin et août 2003, j'ai montré que la prise en compte d'une végétation interactive atténuait l'amplitude de la canicule de juin et accentuait celle d'août. Enfin, dans un contexte plus applicatif, j'ai évalué l'effet d'un changement d'usage des sols pouvant permettre d'atténuer les effets de ces canicules sur l'homme. Dans une démarche préliminaire, j'ai remplacé les surfaces anthropisées (essentiellement surfaces agricoles) par des forêts et prairies. Là aussi, les effets constatés ont été plus contrastés qu'anticipées, avec une atténuation de la canicule de juin et une accentuation de la canicule d'août avec une variabilité spatiale forte à méso-échelle
In a context defined as that of global warming, with fears that one summer out of two could be very similar to the 2003 European heat wave, the significant role played by droughts and land-atmosphere coupling in the enhanced and persistent high temperatures during heat-wave events has been highlighted by various studies. I have developed an original classification based on the spatial structures of the heat waves ocurring in the Euro-Mediterranean area. Classification are generally designed to classify numerous events, so we have had to adapt to classifying rare events, by introducing three criteria grounded on temperature and the spatio-temporal extension of the phenomena to be described. The classification has enabled us to sort out six different categories of heat wave. In course of the investigation, I then proceeded to focus on one of the categories, id est on Westen Europe heat wave. I carried out numerical sensitivity tests in order to analyse how the hydric deficit of soils contributes to amplifying heat waves and was able to bring out different behaviours. In the continental plains, the atmospheric boundary layer temperatures are largely controlled by local dry convection processes. In the mountainous and coastal areas, mesoscale circulations such as slope winds and sea breezes contribute to mitigating heat waves by allowing fresh and moist air to advect and precipitations to form. The effect of vegetation on heat waves was also examined. To do so, I have developed modelling tools which couple atmospheric dynamics with vegetative dynamics and thus present an innovative view on heatwave and drought conditioning processes in Western Europe. This modelling development is part of a larger project that aims at developing a model for regional climatic system and which has been undertaken at the Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) as part of the MORCE-MED project. This question has so far been little addressed in the scientific literature. I have shown that the inclusion of an interactive vegetation into modelling enable to simulate the modifications of the phenological cycle that control plant growth and development as well as evapotranspiration. Used to analyse the heat waves of June and August 2003, I have been able to demonstrate that the interaction of vegetation had a mitigating effect on the June 2003 heat wave, while it had a reversed effect in August, id est that of reinforcing. Lastly, we have measured the effects of land cover change that would allow to mitigate the consequences of heat waves on humans. In a preliminary study, I replaced anthropized surfaces (mainly agricultural land) by forests and meadows. There again, the effects noted were more contrasted than expected and presented a mitigation of the heat in June and an increase in the temperatures in August, with a high spatial variability on a mesoscale

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Quentel, Élise. « Imagerie de la structure thermohaline dans le Golfe de Cadix : traitement des données sismiques et d’océanographie physique de la Veine d’Eau méditerranéenne ». Brest, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00495963.

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Résumé :

La découverte par Holbrook et al. (2003) que la colonne d’eau peut être imagée par la méthode de la sismique marine a entraîné la mise en place du projet européen GO (Geophysical Oceanography). Ce projet a eu pour but d’améliorer notre compréhension des structures de l’océan en étudiant le Golfe de Cadix où la structure thermohaline est complexe. Nos travaux sont à replacer dans ce projet. En retraitant des données historiques de sismique marine et d’hydrologie, nous avons commencé à réhabiliter le jeu de données de la zone. Nous avons mis en évidence que les données sismiques permettent d’imager les structures océanographiques avec une résolution horizontale de 10 m. Les données d’hydrologie (résolution verticale < 1 m) nous permettent de calibrer les données sismiques en température et salinité. Afin de relier nos deux jeux de données, nous avons cherché à définir le signal sismique. Il est le coefficient de réflexion convolué avec l’ondelette source du système sismique. La température via le gradient de vitesse du son influence principalement celui-ci. Les données de sismique marine et d’hydrologie acquises simultanément dans le Golfe de Cadix (Campagne GO - Avril 2007) ont été analysées pour déterminer les caractéristiques des réflecteurs acoustiques de la colonne d’eau. Les données sismiques montrent des réflecteurs intenses liés à de forts contrastes thermohalins. L’analyse en ondelettes des données sismiques montre du layering thermohalin, des intrusions latérales et des structures à fine-échelle. Les données de sismique marine permettent la détection systématique et la surveillance des tourbillons qui ne sont identifiés que rarement avec les sections d’hydrologie
The discovery by Holbrook et al. (2003) that the water column could be imaged by die marine seismic reflexion has led to die foundation of the European GO (Geophysical Oceanography) project. This project aims to improve our comprehension of die oceanic structures, with particular application to the Gulf of Cadiz. It has a complex thermohaline structure. 0w work must be replaced in this project. In reprocessing the historical marine seismics and hydrology data, we began to rehabilitate the large database of this area. Thus, we evidenced that the seismic data can image die oceanographic structures with a horizontal resolution of 10m. The hydrologic data which have a vertical resolution around 1 m can calibrate the seismic data in temperature and salinity. To relate our two databases, we searched a precise definition of the seismic signal. It is the reflexion coefficient convoluted with the source wavelet of the acquisition system. The main factor influencing the seismic signal is temperature via the sound speed gradient. Marine seismic and hydrological data acquired simultanously in the Gulf of Cadiz (GO cruise - April 2007) have been analyzed to determine the characteristics of acoustic reflectors in the water column. Seismic data show strong reflectors near the surface, above Mediterranean Water (MW) undercurrents, above a meddy, and in a submesoscale MW structure. Wavelet analysis of seismic data are associated with thermo-haline layering, lateral intrusions and fine-scale structures. Marine seismic data allow systematic detection and monitoring of eddies that hydrological sections identify only occasionally

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Mallil, Katia. « Circulation générale et processus de sous-méso échelle dans le bassin Algéro-Provençal de la Méditerranée à partir de données in situ ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS113.

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Résumé :

Les données de la campagne océanographique SOMBA-GE2014, nous ont permis de mettre en évidence la présence des gyres algériens via des mesures de courant. Les radiales de température et salinité obtenues à travers le bassin ont permis la visualisation de l'influence des gyres algériens sur la répartition hydrologique. En effet des eaux levantines intermédiaires jeunes s'étendent depuis la veine d'eau remontant le plateau sarde vers l'intérieur du bassin algérien, sous forme de patchs. Des climatologies du cœur de la LIW et de WIW couvrant la période 1960 à 2017 dans le bassin Algéro-Provençal, ont été produites grâce à la base de données Méditerranéenne de profils de température et salinité et des nouvelles méthodes de détection. Un transport de LIW vers l'ouest, depuis la veine sud de la Sardaigne vers l'intérieur du bassin algérien en suivant la périphérie des gyres algériens est mis en évidence par cette climatologie et confirmé par la corrélation croisée du signal de refroidissement observé durant les années 80. L'estimation des tendances des caractéristiques de la LIW et WIW contribuent à documenter leur évolution. L'accélération du réchauffement observée dans tout le bassin à partir de 2010 est alarmante. Les observations par les gliders ont permis d'appuyer nos conclusions quant à l'efficacité des structures de méso et de sous-méso échelle pour le transport des masses d'eaux vers l'intérieur du bassin Algérien. En effet nous avons observé des parcelles de WIW, LIW et WMDW à l'intérieur du bassin Algérien dont les caractéristiques sont plus marquées que les eaux adjacentes
Data from the SOMBA-GE2014 oceanographic cruise, allowed us to highlight the presence of Algerian gyres via current measurements. The temperature and salinity sections obtained across the basin allowed the visualization of the influence of the Algerian gyres on the hydrological distribution. Indeed, young intermediate Levantine waters extend from Saridinian LIW vein towards the interior of the Algerian basin, in the form of patches. LIW and WIW core climatologies covering the period 1960 to 2017 in the Algerian-Provençal basin were produced using the Mediterranean database of temperature and salinity profiles and new detection methods. A westward transport of LIW from the southern vein of Sardinia to the interior of the Algerian basin following the periphery of the Algerian gyres is highlighted by this climatology and confirmed by the cross-correlation of the cooling signal observed during the 1980s. The estimation of trends of LIW and WIW characteristics help to document their evolution. The acceleration of warming observed throughout the basin from 2010 is alarming. Glider observations have supported our conclusions regarding the effectiveness of mesoscale and submesoscale structures for the transport of water masses into the interior of the Algerian basin. Indeed, we observed WIW, LIW, and WMDW parcels within the Algerian Basin with more pronounced characteristics than adjacent waters

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Merien, Davy. « Variabilité biooptique à différentes échelles spatiales et temporelles dans l'Atlantique nord-est : interprétations biogéochimiques ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004148.

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Résumé :

Cette étude a été motivée par la nécessité de pouvoir décrire la variabilité biogéochimique avec la même résolution que les paramètres physiques. Des profileurs optiques ont permis de mesurer à haute fréquence les propriétés optiques inhérentes dans la colonne d'eau. Par comparaison avec des données discrètes acquises simultanément à nos mesures, les coefficients optiques à des longueurs d'onde précises ont été convertis en grandeurs biogéochimiques quantitatives. Nous avons estimé la concentration en chlorophylle a et en carbone particulaire total ainsi que la répartition verticale de la matière organique dissoute colorée (CDOM). La nature qualitative du matériel particulaire et dissous a été abordée en combinant différents coefficients optiques ainsi qu'en analysant leur dépendance spectrale. En préalable aux campagnes dans l'Atlantique nord (campagnes POMME), une expérience en milieu contrôlé a été menée sur une population d'organismes phytoplanctoniques calcifiants (Emiliania huxleyi) afin de caractériser ses propriétés biooptiques ainsi que leurs modifications consécutives à une augmentation de la pCO2 atmosphérique du niveau actuel (360 ppm) au niveau prévu pour la fin du siècle (700 ppm). Lors des campagnes entre le Portugal continental et les Açores nous avons effectué le suivi biooptique de la variabilité à méso-échelle à trois périodes clés de l'année : fin de l'hiver, printemps et fin de l'été. L'observation à haute résolution de la colonne d'eau a permis de mettre en évidence certaines relations entre les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques. Le déploiement de nos instruments le long de radiales avec un système tracté autorisant une résolution de 2 milles (Tow-Yo) a conduit à préciser l'influence des structures tourbillonnaires de moyenne échelle.

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Héreil, Philippe. « Développement et tests d'un modèle non hydrostatique pour les écoulements atmosphériques de méso-échelle sur relief ». Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30322.

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Résumé :

Les differentes options pour un modele de simulation des ondes de gravite non hydrostatiques sont etudiees, avec en particulier une analyse des procedes de filtrage des ondes acoustiques. Une etude de la sensibilite de la solution d'ondes de relief au choix du pas de temps est realisee pour un modele non hydrostatique semi-implicite semi-lagrangien. Une methode efficace de resolution de l'equation elliptique de pression du modele anelastique non hydrostatique meso-nh est developpee et validee par des simulations d'ondes de relief. Un outil de calcul de bilan de quantite de mouvement dans des boites de dimension variable est developpe afin d'etudier l'impact de l'orographie sous-maille sur le ralentissement de l'ecoulement moyen. Les transferts de quantite de mouvement sont analyses a travers l'exploration numerique d'un diagramme theorique donnant les differents regimes d'ecoulement en fonction de la hauteur adimensionnelle de l'obstacle, reliee aux effets non lineaires, et de la largeur adimensionnelle de l'obstacle, reliee aux effets non lineaires, et de la largeur adimensionnelle de l'obstacle, reliee aux effets non hydrostatiques. La simulation numerique d'ecoulements idealises bidimensionnels en regime non lineaire a permis de verifier que le deferlement de l'onde en altitude est une cause de ralentissement de l'ecoulement moyen. Ce ralentissement se localise entre le sol et le niveau de deferlement sur la verticale, et se repartit uniformement sur l'horizontale. L'impact des effets non hydrostatiques est examine a travers la simulation d'ondes de relief piegees: le piegeage sans deferlement augmente la trainee au sol mais ne decelere pas l'ecoulement moyen dans la troposphere. L'etude numerique des effets non lineaires est etendue a des ecoulements idealises tridimensionnels autour d'un obstacle axisymetrique. La recirculation aval de l'ecoulement ralentit l'ecoulement moyen entre le sol et la hauteur maximale de l'obstacle. Au bout d'un temps assez long, le regime recirculant evolue vers un regime d'allees de tourbillons pour lequel le ralentissement de l'ecoulement moyen croit. Pour ce regime, le mode le plus instable sature au bout de 120 unites de temps adimensionnel. En regime non hydrostatique, les ondes piegees 3d decelerent l'ecoulement moyen dans la zone piegeante

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Pietri, Alice. « Variabilité méso et subméso-échelle de l’upwelling du Pérou à partir d’observations glider et de modélisation haute résolution ». Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066154.

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Résumé :

Cette thèse a pour objectif l’étude de la dynamique de méso et de subméso-échelle de l’upwelling du Pérou. Le système de courant de Humboldt, qui caractérise l’océan au large du Pérou et du Chili, fait partie des quatre grands Systèmes d’Upwelling de Bord Est (EBUS). Ces régions sont caractérisées par d’importants gradients horizontaux de température et de densité entre la côte et le large et par la présence d’une activité biologique considérable. Ce travail est basé sur l’analyse d’observations "glider" le long d’une section répétée dans une cellule d’upwelling au large de Pisco (14◦S). L’étude de ces données in situ a permis d’apporter une description fine de la structure verticale thermohaline et des courants côtiers encore mal connus de cet EBUS. Les données recueillies ont permis de calculer le courant le long de la côte et d’en documenter la structure verticale et la variabilité. Le courant de surface et le sous-courant ont ainsi pu être décrit avec une grande précision. De plus, un courant profond dirigé vers l’équateur, encore jamais mis en évidence à cette latitude, a été observé pendant le mois d’avril 2010. La dynamique de ce courant a été analysée à l’aide de deux modèles numériques. Il a ainsi été montré qu’il pouvait être associé à la propagation vers le pôle d’une onde piégée à la côte d’origine équatoriale. La reproduction de ce signal observé par un modèle linéaire académique a permis d’établir qu’il s’agissait d’un troisième mode barocline d’onde piégée à la côte. Les données hydrologiques recueillies ont aussi permis de mettre en lumière la présence de structures de subméso-échelle subsuperficielles à proximité du front d’upwelling. Différents processus susceptibles d’affecter la répartition des propriétés thermohalines ont été étudiés pour expliquer leur présence dans la zone d’étude. Des diagnostiques dynamiques ont permis de montrer que la frontogenèse, l’instabilité symétrique entraînée par le vent et l’étirement des gradients de grande échelle par la turbulence de méso-échelle sont autant de candidats pouvant expliquer la variabilité observée à submeso-échelle dans cette région. L’action conjointe de ces trois processus est vraisemblablement responsable de la création des intrusions thermohalines observées. Ce travail a permis de mettre en évidence la variabilité du front d’upwelling à plusieurs échelles spatiales et temporelles, l’importance de la dynamique de meso et de subméso-échelle dans ce système et de souligner sa complexité. Plusieurs processus ayant une importance primordiale ont pu être décrits de manière à améliorer notre compréhension du fonctionnement de l’upwelling du Pérou-Chili
The aim of this PhD thesis is to study meso and submesoscale variability in the Peru upwelling system, one of the four major Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS). These regions are characterized by horizontal temperature and density gradients between the coastal area and the open sea and by an enhanced biological activity. This work is based on "glider" observations along a repeat section in an upwelling cell offshore Pisco (14◦S). This in situ data gave the opportunity to describe the hydrological and alongshore velocity vertical structure in this EBUS. The acquired data allowed to estimate alongshore velocities and to study their vertical structure and variability. The surface current and the undercurrent have thus been described in detail. In addition, a deep equatorward intermittent cur- rent was evidenced in April 2010. Its dynamic and origin were studied with two eddy-resolving high-resolution models. It has been shown that this current is probably associated with a coastally trapped wave propagating from the equatorial region to the pole. This signal was also reproduced with a simple linear model and related to a third baroclinic mode of coastal-trapped wave. Hydrological data was also used to highlight the presence of submesoscale features in subsurface near the upwelling front. Different processes able to act on the distribution of thermohaline properties were studied to estimate their impact on the region. Dynamical diagnostics have shown that frontgenesis, wind driven symmetric instability and mesoscale stirring are taking place in the upwelling frontal region and could explain the observed submesoscale variability. Joint action of these three processes is likely responsible for the formation of the observed thermohaline intrusions. Variability of the upwelling front at several spatial and temporal scales was studied and the importance of meso and submeso scale dynamics highlighted in this complex system. Crucial processes have been described in order to improve the comprehension of the Peru-Chile upwelling system

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Fernández, Ibáñez Camila. « Cycle de l'azote et production primaire dans l'Atlantique Nord-Est : suivi saisonnier et influence de la méso échelle ». Aix-Marseille 2, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX22096.

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Spiga, Aymeric. « Dynamique méso-échelle de l'atmosphère martienne : développement d'un modèle météorologique et analyse des observations OMEGA / Mars Express ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347021.

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Résumé :

Dans cette thèse, nous analysons les phénomènes météorologiques régionaux révélés par les récentes missions martiennes. L'approche est numérique et observationnelle : nous avons construit un modèle météorologique méso-échelle complet pour la planète Mars, dont les applications potentielles sont nombreuses, et réalisé une cartographie à haute résolution de la pression de surface en nous appuyant sur les données du spectro-imageur OMEGA à bord du satellite Mars Express. Nous nous concentrons notamment sur les intenses circulations atmosphériques au voisinage des volcans, canyons et cratères martiens. Nous analysons également l'activité météorologique régionale des plaines martiennes, bien plus marquée que ne l'indique l'analyse synoptique. Les mouvements convectifs dans la couche limite martienne sont étudiés. Mars apparaît comme un environnement propice à d'intenses phénomènes météorologiques régionaux.

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Van, Der Velde Oscar Arnoud. « Morphologie de sprites et conditions de productions de sprites et de jets dans les systèmes orageux de méso-échelle ». Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1191/.

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Résumé :

Ce document décrit l'analyse des conditions de production de phénomènes lumineux transitoires dans la mésosphère, produits en réponse à des décharges électriques énergétiques orageuses localisées au-dessous. Pendant les campagnes d'observation EuroSprite, quelques centaines d'images de sprites ont été obtenues, fournissant des informations sur la morphologie, la localisation et le moment de leur production. Des données issues de radars météorologiques, de satellite météosat, de deux types de système de détection d'éclairs, et de récepteur radio large bande ont été analysées. Des études de cas et une étude statistique sur un grand nombre de cas de sprites produits par 7 orages distincts sont réalisées. L'analyse porte sur le rôle de la composante intranuage des éclairs nuage-sol positifs à l'origine des sprites et notamment le lien avec leur morphologie, sur la relation avec le stade d'évolution des orages, et enfin sur les conditions associées à la production d'un jet géant aux Etats-Unis. Les sprites observés ont été produits par des systèmes convectifs de moyenne échelle (MCS) lorsque la partie stratiforme était en phase d'expansion. Les séquences des éclairs nuage-sol et l'activité intranuage observées au moment des sprites confirment une propagation horizontale importante (convective-vers-stratiforme). Les sprites de type colonne sont produits avec des délais plus courts que les sprites de type carotte. Plus le délai est court plus le nombre d'éléments est grand et plus leur luminosité est concentrée à une altitude élevée. Le jet géant semble avoir été favorisé par la configuration de charge et l'activité d'éclairs plutôt que l'altitude du sommet du nuage
This dissertation is devoted to the description of the conditions of production of transient luminous phenomena (sprites, jets, elves) in the mesosphere, which occur in response to energetic lightning discharges in thunderstorms underneath. During EuroSprite observation campaigns, a few hundred images of sprites have been obtained, providing information about event morphology, location and timing. Precipitation data from weather radar and cloud top altitude from Meteosat, as well as two lightning detection networks and a wide-band radio receiver have been analyzed. The methodology includes case studies and a statistical study over a large number of sprites produced by 7 different storms. The work focuses on the aspect of the intracloud lightning component associated with positive cloud-to-ground flashes, the link with the morphology of sprites, and the life cycle of thunderstorm systems. Additionally, a storm which produced a rare gigantic jet observed in the United States is analyzed in detail. The observed sprites were produced by mesoscale convective systems (MCS) during the expanding phase of the stratiform region. The cloud-to-ground flash sequences and the intracloud lightning component observed at the time of sprites confirm a large horizontal convective-to-stratiform propagation, as mechanism of charge collection, explaining displaced sprites. Sprites of column-type are produced with shorter delays than carrot sprites, and the shorter the delay, the more elements, their luminosity concentrating at greater altitudes. The gigantic jet appears to have been promoted by a certain charge configuration and lightning activity pattern, rather than a high cloud top altitude

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Paci, Alexandre. « Processus et variabilité méso-échelle de l'océan superficiel dans l'Atlantique nord-est dans le cadre du programme POMME ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321794.

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Cette thèse combine données et modélisation numérique pour étudier l'océan superficiel et la moyenne échelle océanique dans le cadre de leurs interactions avec l'atmosphère. Elle repose sur le jeu de données exceptionnel collecté au cours du programme POMME (Atlantique nord-est, 2000–2001), et dont sont issus en particulier des flux de surface très réalistes. Le modèle numérique est une version régionale et à haute résolution du modèle aux équations primitives OPA.
Les processus impliqués dans l'évolution de la température et de la salinité dans la couche de mélange, ainsi que dans le détraînement d'eau entre la couche de mélange et la pycnocline, sont examinés. Un des résultats importants est que le détraînement n'a pas lieu le long d'une hypothétique discontinuité de profondeur de couche de mélange hivernale, mais dans des structures de submésoéchelle. Sa valeur est estimée à un peu moins de 1 Sv en moyenne sur la zone. Afin de prolonger la durée de la simulation, une méthode originale d'assimilation de courant a été implémentée dans le modèle. Elle donne d'excellents résultats et ouvre des perspectives prometteuses pour l'océanographie opérationnelle.

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Traoré, Pierre Christophe Sibiry. « Télédétection à méso-échelle de la dynamique phytoécologique et du bilan d'énergie de surface en Afrique de l'Ouest ». Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/MQ26622.pdf.

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Traoré, Pierre Christophe Sibiry. « Téledétection à méso-échelle de la dynamique phytoécologique et du bilan d'énergie de surface en Afrique de l'Ouest ». Mémoire, Université de Sherbrooke, 1996. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2035.

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Résumé :

L'objectif de cette recherche est d'analyser les paramètres physiques de surface pertinents à l'étude des processus de fonctionnement des écosystèmes en relation avec le bilan énergétique à partir des données satellitaires. Le travail a porté sur 23 sites répartis sur 6 ensembles phytoécologiques le long d'un transect nord-sud en Afrique de l'Ouest. Les données satellitaires utilisées correspondent aux synthèses temporelles hebdomadaires AVHRR-NOAA (GVI) pour les années 1992 et 1993. Ces données ont été étalonnées radiométriquement puis corrigées des effets atmosphériques. Les variations temporelles d'indices de végétation (MSAVI2, NDVI) et de température de surface analysée pour tous les sites montrent que ces paramètres sont globalement représentatifs de la phénologie des couverts. Cependant, on relève certaines limitations relativement à l'emploi exclusif d'indices de végétation. L'application du MSAVI2 à notre région d'étude est par exemple compromise par sa dynamique de réponse réduite pour les forts taux de couvert végétal. [Résumé abrégé par UMI]

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Bilas, Philipp. « Approche quantitative des phénomènes de frottement à l'échelle atomique et méso échelle par microscopie à force de frottement ». Antilles-Guyane, 2006. http://www.theses.fr/2006AGUY0137.

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Ce travail est une contribution à la comprehension des mécanismes de pertes d'énergie par frottement à l'échelle moléculaire. Les expériences sont réalisées avec un AFM/FFM. Les matériaux utitilisés sont des lamellaires:HOPG, NbSe2,mica. Dans le premier chapitre nous présentons une méthode originale mettant à profit la déformation du tube piezo électrique lors du balayage pour calibrer le microscope et obtenir un enregistrement continu de FL(FN) sur une image. Dans le deuxième chapitre nous faisons une étude des propriétés tribologiques à m"so échelle avec des vitesses de balayage de 30µm/s. Dans le cas de NbSe2 et HOPG le glissement a vraissemblablement lieu entre les feuillets. L'influence de l'atmosphère est interprété en terme d'épaisseur de film d'eau absorbé,plus important sous air que sous argon. Dans le troisième chapitre nous faisons une étude des propriétés tribologiques à l'échelle atomique avec des vitesses de balayage de 30nm/s et un mouvement de stick-slip de la pointe. La surface de mica en endommagée et concernant NbSe2 et HOPG les forces de frottement mesurées sont proche de celles obtenues à méso échelle. Il n'y a pas d'influence de l'atmosphère pour NbSe2. En conclusion les résultats sont discutés à partir des modèles de frottement existants. A l'échelle atomique le mécanisme dissipatif proposé repose sur le modèle de Tomlinson (dissipation d'énergie dans les phases non adiabatiques). A méso échelle le mécanisme dissipatif proposé repose sur le modèle de Postnikov (dissipation par vibration du système)
This work is a contribution to better understan the mechanims of energy loss by friction on a molecular scale. The experiments were carried out using an AFM/FFM microscopy and the materials used were lamellar:HOPG,NbSe2 and mica. In the first chapter,an original method was presented concerning the deformation of the piezo electric tube during the image scan to calibrate the microscope and obtain a continious recording of the FL(FN) curve in a full image. In the second chapter,the study of tribological properties at the mesoscale was investigated using scan velocity of about 30µm/s. In the case of both NbSe2 and HOPG, the friction was probably located between the layers. Measured on the mica, the high constraint was allocate to the large potential of interactions between the layers. The influence of the atmosphere was explained in term of film thickness of the absorbed layer of water, which are more important under air than argon. In the third chapter ,the study of tribological properties was investigated at the atomic scale using scan velocity of about 30nm/sand stick slip mouvement of the tip. The surface of mica was damaged and, for NbSe2 and HOPG, the mesured friction forces had close values those obtained at the mesoscale. Concerning NbSe2, there was no direct influence of the atmosphere. IIn conclusion, thes results were discussed from pre-existing models of friction. At the atomic scale,the proposed dissipative mechanism was based on Tomlinson's model (dissipation of energy in the adiabatic phases). At the mesoscale, this mechanism was based on Postnikovv's model (dissipation by vibration of the system)

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Dussurget, Renaud. « Apport de l'altimétrie à l'étude des tourbillons à méso et subméso-échelle : application régionale au Golfe de Gascogne ». Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2739/.

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Le Golfe de Gascogne, en Atlantique Nord Est, est le lieu d'une dynamique complexe dans laquelle le courant de pente influe le développement de structures (sub)méso-échelles, contribuant aux échanges des eaux et traceurs océaniques entre le plateau continental et le large. Grâce aux séries temporelles et sa précision, l'altimétrie est idéale pour observer de tels processus. Ici, il est nécessaire de bénéficier des récents travaux sur l'altimétrie côtière pour étudier cette dynamique. Une méthode d'analyse en ondelette a été développée pour déterminer l'observabilité de ces processus: ceux-ci sont sous-évalués sur les cartes de niveau de la mer actuelles. Une méthode de cartographie, adaptée aux échelles régionales de variabilité a été mise en place sur une période de couverture spatiale optimale (4 satellites, 2002-2005). Les cartes régionales ont ensuite été sujettes à une intercomparaison à des observations indépendantes (in-situ ou satellite). La cartographie fine échelle améliore les estimations d'énergie cinétique tourbillonnaire par rapport aux données standard ainsi que la variabilité du courant de pente. Les filaments, déduits des exposants de Lyapunov dérivés de nos cartes, sont cohérents avec les images satellites. Le suivi d'un épisode de détachement de tourbillon fine-échelle (< 50 km) du courant de pente est rendu possible par l'utilisation combinée des cartes altimétriques régionales, des images satellites et des données in-situ. L'analyse de la variabilité spatiale et temporelle de ces dynamiques est ensuite faite. Cette thèse ouvre des perspectives en termes d'observations, avec des pistes d'amélioration de la cartographie et des budgets d'erreurs. Cette méthodologie peut être étendue à d'autres zones d'études, et données altimétriques. Ces cartes régionales fournissent une observation importante pour l'interprétation de la physique océanique du Golfe de Gascogne ainsi que pour la validation des modèles régionaux
The Bay of Biscay, in the North East Atlantic, is the scene of a particularly complex ocean dynamics in which the slope current plays a role in the development of (sub)mesoscale structures offshore, contributing to water exchanges between the continental shelf and the open ocean. Thanks to long time series and its precision, altimetry is an ideal tool to their observation. Due to the regional dynamics, it is necessary to benefit from recent advances in coastal altimetry. First, wavelet analysis was developed to determine the observability of the (sub)mesoscale: these processes are currently under evaluated in maps of sea level. A regional fine scale mapping methodology was then put in place over a period of optimal spatial coverage (4 satellites, 2002-2005). Regional maps were then the subject of intense intercomparison using independent observations (in-situ & satellite). Fine-scale mapping improve regional estimates of eddy kinetic energy levels compared to standard data as well as the of the slope current variability. Filaments based on the Lyapunov exponents, derived from our regional maps, are more consistent with satellite images. A sequence of fine-scale eddy detachment from the slope current is made possible by the combined use of regional sea level maps, satellite images and in-situ data. The spatial and temporal variability of the meso and submeso-scale dynamics can then be studied and phase lags are observed between the continental slope and offshore variability. Finally, this thesis opens up the perspective of observations, including the provision of areas for the development of regional mapping methodologies and the improvement observational error budgets. These methodological developments can be extended to other regions and altimetry datasets. Regional maps provide an important observation for the interpretation of the Bay of Biscay ocean dynamics and for the validation of regional models

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Kersale, Marion. « Dynamique de processus océaniques de méso- et de subméso-échelle à partir de simulations numériques et de données in situ ». Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4061.

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L'hydrodynamisme autour des îles océaniques et dans les régions côtières est caractérisé par la présence de nombreuses structures de méso- et de subméso-échelle. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à partir de données in situ et de modélisation numérique, d'une part la prédominance de certains forçages dans la génération de ces structures et d'autre part leurs dynamiques et leurs impacts sur la dispersion des eaux côtières. Dans un premier temps, une étude basée sur des données issues d'un modèle hydrodynamique autour de l'archipel hawaïen a permis d'évaluer les influences respectives et l'importance des forçages du vent, de la topographie et de la circulation générale sur la génération de tourbillons de méso-échelle. Des tests de sensibilité ont mis en évidence l'intérêt d'une haute-résolution spatiale du forçage atmosphérique. Dans un deuxième temps, la dynamique côtière du Golfe du Lion (GdL) a été investie. Une première étude s'est focalisée sur les caractéristiques physiques et la dynamique d'un tourbillon dans la partie ouest du golfe à l'aide de données de la campagne Latex09 et de résultats d'un modèle hydrodynamique. Leur analyse combinée a permis d'identifier un nouveau processus de génération de tourbillons de méso-échelle dans cette zone et de mettre en évidence la formation d'une structure transitoire de subméso-échelle. Basée sur les données de la campagne Latex10, une deuxième étude s'est alors orientée sur la dispersion des eaux côtières de la partie occidentale du GdL. Un suivi lagrangien des masses d'eau a permis de déterminer les coefficients horizontaux et verticaux de diffusion dans cette zone clef pour les échanges côte-large ou interrégionaux
The hydrodynamics around oceanic islands and in coastal areas is characterized by the presence of numerous meso- and submesocale features. The aim of this PhD thesis is to study, from in situ data and numerical modeling, firstly the predominance of some forcings on the generation of these features and secondly their dynamics and their impacts on the dispersion of coastal waters. Firstly, a study based on a series of numerical simulations in the Hawaiian region, allows us to examine the relative importance of wind, topographic and inflow current forcing on the generation of mesoscale eddies. Sensitivity tests have shown the importance of high wind-forcing spatial resolution. Secondly, the coastal dynamics of the Gulf of Lions (GoL), also subject to these forcings, has been investigated. A first part focuses on the physical characteristics and the dynamics of an eddy in the western part of the gulf, using data from the Latex09 campaign and results from a realistic hydrodynamic model of the GoL. Their combined analysis has allowed to identify a new generation mechanism for the mesoscale eddies in this area and to understand the formation of a transient submesoscale structure. This work has shown the importance of these structures in modulating exchanges in this region. Based on the data of the Latex10 campaign, a second part has then focused on the dispersion of coastal waters in the western area of the GoL. The tracking of the water masses in a Lagrangian reference frame (floats, tracer) has allowed to determine the horizontal and vertical diffusion coefficients in this key area for coastal-offshore and interregional exchanges

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Coutinho, Artur Paiva. « Importance de l’hétérogénéité structurale de la zone non saturée pour la modélisation de l’écoulement à méso-échelle ». Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSET012/document.

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Résumé :

La compréhension des écoulements préférentiels dans la zone non saturée en fond de bassins d’infiltration est une condition préalable à une gestion optimale de ces ouvrages. Le basin d’infiltration étudié repose sur un dépôt fluvioglaciaire hétérogène constitué d’un lithofaciès majoritaire contenant des lentilles de sable et de gravier. Une étude géophysique (radar) a permis de caractériser cette hétérogénéité sédimentologique le long de radar-grammes (sections de quelques mètres de profondeurs et de plusieurs dizaines de mètre de long). Les écoulements ont été modélisés pour toutes ces sections ainsi qu’une section fictive remplie uniquement du lithofaciès majoritaire (témoin) et pour divers évènements pluvieux type incluant une chronique météorologique complète. Les résultats montrent clairement que l'hétérogénéité lithologique a un effet significatif sur l’écoulement avec la mise en place d’écoulements hétérogènes du fait de phénomènes de barrière capillaire au niveau des lentilles de sable et de gravier en non-saturé. Cet effet se répercute sur les chemins de l’eau dans le dépôt et sur les flux en surface (infiltration et ruissellement). Les résultats montrent aussi que cet effet dépend fortement de la section considérée. La variabilité spatiale de l’hétérogénéité lithologique induit donc une variabilité spatiale des écoulements préférentiels. Certains paramètres architecturaux et géométriques relatifs à l’hétérogénéité lithologique ont été proposés pour expliquer l’effet de l’hétérogénéité lithologique sur les écoulements préférentiels, de sorte à proposer une première tentative de modélisation des écoulements à méso-échelle
Understanding preferential flows in the vadose zone is a prerequisite for a proper management of infiltration basins. The studied infiltration basin lies on a strongly heterogeneous glaciofluvial deposit made of a predominant lithofacies that embeds lenses of sand and gravel. Geophysics (GPR) were used to characterize the lithological heterogeneity along radar-grammes (sections few meters deep and dozens of meters long). Flow was modelled for all these sections and compared to a synthetic section filled only with the predominant lithofacies (control). Numerical results show that, under unsaturated conditions, the lithological heterogeneity has a strong impact on flow with the establishment of preferential flows induced by capillary-barrier effects in the vicinity of lenses of sand and gravel. These effects have also consequences on water fluxes at surface (infiltration and runoff) and depend strongly on the section considered for numerical modelling. It can thus be concluded that the spatial variability of lithological heterogeneity induces a spatial variability of preferential flow. Geometrical and architectural parameters were defined to quantity lithological heterogeneity and link it to preferential flows, with the aim to propose a first step towards modelling flow in the basin at the meso-scale
O entendimento do fluxo na zona não saturada em formações heterogêneas é um prérequisito para uma gestão adequada de poluentes em bacias de infiltração inseridas nessas formações. Este estudo aborda o efeito da heterogeneidade litológica nos processo de escoamento numa bacia de infiltração com geologia inserida num depósito fluvioglacial. A bacia de infiltração é a Bacia Django Reinhardt, existente em Lyon. Esta bacia foi objeto de vários estudos que demonstraram algumas avaliações do impacto da heterogeneidade do solo. Os objetivos desses trabalhos foram todos baseados apenas no estudo sedimentológico de uma trincheira. Nenhum estudo abordou a potencial variabilidade espacial dos atributos do solo. Neste trabalho, foi modelizado o fluxo na zona vadosa através de três casos: drenagem interna, infiltração de água durante um evento de precipitação pluviométrica constante e solicitação hidrológica a partir de um fluxo variável escoamento superficial. Estes cálculos foram realizados para várias seções, que foram previamente caracterizadas quanto a sua heterogeneidade estrutural usando a técnica não destrutiva do GPR com uma frequência de 200MHz e 100MHz. O comportamento hidráulico dessas seções foi comparado com a de uma seção homogênea. Foi comparada o efeito da resolução da imagem nas estimativas das variáveis de fluxo. Alguns indicadores arquiteturais, geométricos e texturais foram propostos para esclarecer e avaliar a variabilidade espacial do efeito da heterogeneidade do solo sobre o fluxo em condições não saturadas. Os resultados mostram claramente que a heterogeneidade gera impactos nas variáveis de fluxo em condições não saturadas. Os impactos dependem da seção considerada.Os resultados mostram também que: a) a heterogeneidade estrutural do subsolo na meso-escala apresenta um efeito sobre a geração de escoamento preferencial e isso independe do tipo de solicitação aplicada na seção; b) O efeito da heterogeneidade se mostrou independentende das condições de contorno aplicadas na superfície; c) Nos períodos de ocorrência de chuvas intensas quem controla o comportamento das variáveis de fluxo é a intensidade de precipitação. No entanto, nos períodos em que ocorre ausência de precipitação, as variáveis de fluxo são controladas pela heterogeneidade da zona não saturada; d) A utilização de diferentes frequências influencia na estimativa das variáveis de fluxo. Isso é decorrente do impacto na quantificação da heterogeneidade decorrente do efeito da resolução de cada antena; e) Os indicadores não apresentaram relação direta com as variáveis de fluxo estudadas. Isso demonstra que o efeito da heterogeneidade não pode ser explicado por um único fator, mas por um conjunto de fatores

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Gavart, Michel. « Modélisation et assimilation de données dans un modèle de circulation océanique à méso-échelle : application à la campagne SEMAPHORE ». Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30311.

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Résumé :

Depuis quelques annees, l'arrivee massive de donnees d'origine satellitale et in-situ a fortement accru l'interet d'une utilisation conjointe des observations et des modeles oceaniques. Ils permettront a l'avenir une meilleure comprehension du milieu oceanique et de son interaction avec l'atmosphere. Ce travail porte sur l'assimilation de donnees hydrologiques et altimetriques dans un modele aux equations primitives a meso-echelle en tirant partie de l'important jeu de donnees collectees pendant la campagne semaphore (acores, 1993, eymard et al. (1996)). La premiere partie du travail traite de l'utilisation d'un modele oceanique de meso-echelle en mode prevision a partir de donnees hydrologiques. Avec une fine resolution spatiale et un schema de diffusion verticale elabore, le modele est force par des flux de surface haute frequence. Le probleme des frontieres laterales ouvertes du modele est resolu par un rappel newtonien progressif sur la temperature et la salinite. La vitesse et la tendance barotrope du courant sur les bords sont issues d'un calcul geostrophique et prescrites a chaque iteration du modele. Dans cette configuration, le modele permet d'obtenir une simulation realiste de la circulation frontale dans la region ainsi que de l'evolution de la couche de melange. Afin d'assimiler l'altimetrie dans le modele, une etude de la representation de la variabilite verticale de l'ocean est menee en calculant des modes empiriques a partir des reseaux hydrologiques collectes pendant la campagne semaphore. Une representation isopycnale des modes est proposee et permet, avec un seul mode, de representer la variabilite de la hauteur de la surface de la mer avec une incertitude reduite d'un facteur 1. 5 par rapport aux techniques classiques proposees dans la litterature. Cette methode originale de representation par mode isopycnal est utilisee pour integrer le modele meso-echelle en mode assimilation: 6 mois de donnees altimetriques issues de topex/poseidon et ers1 sont assimilees sur un domaine etendu (1000km) grace a un algorithme d'interpolation optimale. Cette experience d'assimilation de donnees altimetriques permet de reproduire fidelement la circulation frontale et l'activite de meso-echelle observees durant la campagne

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Hachgenei, Nico. « Transfert d'eau et de résidus pharmaceutiques vétérinaires dans un bassin versant agricole de méso-échelle soumis aux crues éclairs ». Thesis, Université Grenoble Alpes, 2022. http://www.theses.fr/2022GRALU007.

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Résumé :

Ce travail se concentre sur le transfert environnemental des résidus de médicaments vétérinaires qui pénètrent dans l'environnement via les excréments des animaux traités. Il est étudié dans les conditions d'un bassin versant à méso-échelle sous climat méditerranéen avec une agriculture extensive.Dans un premier temps, lors d’entretiens avec des éleveurs 14 composés pharmaceutiquement actifs (PhAC) ont été identifiés comme étant systématiquement utilisés dans le bassin versant, dont 10 antiparasitaires. Les antibiotiques n'étaient utilisés de manière significative que pour les chèvres. Nous avons choisi l'Ivermectine (IVM) comme molécule représentative de ces médicaments antiparasitaires et nous avons fait des expériences de transfert sur ce composé.Pour ces expériences, nous avons mis au point un dispositif permettant de prélever des monolithes de sol intacts et de les soumettre à des pluies simulées. Des bouses de vaches non traitées ont été dopées à une concentration réaliste telle que rapportée dans la littérature et placées sur le sol. Des événements pluvieux intenses consécutifs ont été simulés et le ruissellement de surface (OF) ainsi que le flux de drainage ont été mesurés et échantillonnés à haute fréquence. Des valeurs de concentration allant jusqu'à 3855 ng L-1 ont été observées dans l'OF. La concentration dans le flux de drainage était significativement réduite dans les sols provenant de la de la partie sédimentaire du site d'étude 150 ng L-1. Sur les sols du plateau basaltique du Coiron, l'hydrophobicité du sol a conduit à un fort écoulement préférentiel et la concentration d'IVM n'a pas été substantiellement réduite au passage à travers le sol. D'un autre côté, une humidité initiale du sol plus élevée a conduit à une rétention accrue de l'IVM à la fois par le drainage et par l'OF. En général, plus d'OF et une plus grande exportation d'IVM ont été observées sur les sols du plateau du Coiron. A cette échelle, l'hydrophobicité du sol semble jouer un rôle important dans la génération de l'OF.Enfin, afin de relier ces résultats à l'échelle du bassin versant et à la problématique globale de transfert des résidus pharmaceutiques vers les masses d'eau de surface, un modèle hydrologique conceptuel semi-distribué a été développé à l'échelle du bassin versant de la Claduègne afin d'estimer les distributions de temps de transit (TTD) sur un pas de temps horaire à l'aide de fonctions SAS et de suivi d'âge. Le modèle a été calibré par rapport au débit observé, à la concentration en silice et au rapport isotopique en deutérium de la molécule d'eau à l'exutoire. Le modèle prédit des fractions allant jusqu'à 60 % du débit à l'exutoire d'un âge inférieur à un jour pendant les événements de crue majeurs. Sur l'ensemble de la période d'observation, cette fraction représente 8.4 % de l'écoulement total. En moyenne, 25 % du volume d'eau sortant du bassin versant a un âge inférieur à 30 jours.L'analyse de quelques échantillons d'eau de ruisseau de la Claduègne pour trois produits pharmaceutiques vétérinaires a révélé que le Fenbendazole (FBZ) et le Mebendazole (MBZ) étaient présents à des concentrations détectables uniquement en période de crue, ce qui indique une forte importance de l'écoulement préférentiel pour leur transfert dans les ruisseaux. Des concentrations de l'antiparasite porcin FBZ allant jusqu'à 28.5 ng L-1 ont été observées lors d'un petit événement de crue en été, ce qui correspond à 355 fois la concentration prédite sans effet (PNEC) pour les poissons
This work focuses on environmental transfer of residues of veterinary drugs entering the environment via dung from treated animals. It is studied under the conditions of a meso-scale catchment under Mediterranean climate with extensive agriculture.In a first step, interviews with livestock breeders were conducted to identify the treatment practices. 14 pharmaceutically active compounds (PhAC) were identified to be systematically used in the catchment, 10 of which antiparasitic drugs. Antibiotics were of significant use only for goats. We chose Ivermectin (IVM) as a representative molecule for those antiparasitic drugs and did further transfer experiments on this compound.For these experiments, we developed a device to sample intact soil monoliths and subject them to simulated rainfall. Dung from untreated cows was spiked to a realistic concentration (3 mg kg−1) as reported in literature and placed on the soil. Consecutive intense rain events were simulated and surface runoff and drainage flow were measured and sampled at high frequency. Concentration values of up to 3855 ng L−1 were observed in overland flow (OF). The concentration in drainage flow was significantly reduced in soils from the sedimentary foothills part of the study site (< 150 ng L−1). On soils from the Coiron basaltic plateau, water repellency led to strong preferential flow and the concentration of IVM was not substantially reduced by leaching through the soil. Higher initial soil moisture led to increased retention of IVM through both drainage and OF. Overall, up to 1 % of the initial mass of IVM was exported during two consecutive rain events. In addition, we could show that drying of cow dung effectively reduces the mobilization of IVM. In general, more OF and a higher export of IVM were observed on soils from the Coiron plateau. On this scale, soil water repellency (SWR) seems to play a substantial role in the generation of OF.Finally, in order to link those results to the catchment scale and the overall problematic of transfer of pharmaceutical residues to surface water bodies, a semi-distributed conceptual hydrological model was developed on the scale of the Claduègne catchment using SAS functions and age tracking in order to estimate transit time distributions (TTD) on an hourly time step. The model was calibrated against observed discharge, silica concentration and deuterium isotope ratio of the water molecule at the outlet. The model predicts fractions of up to 60 % of discharge at the outlet of an age below one day during major flood events. Over the whole observation period, this fraction represents 8.4 % of the total runoff. In average, 25 % of the discharge are less than 30 d old.The analysis of a few stream water samples from the Claduègne catchment for three veterinary pharmaceuticals revealed that Fenbendazole (FBZ) and Mebendazole (MBZ) were only present at detectable concentrations throughout flood events, indicating a strong importance of preferential flow for their transfer into the streams. Concentrations of the pork antiparasitic FBZ of up to 28.4 ng L-1 were observed during a small flood event in summer, which is 355 time the predicted no effect concentration (PNEC) for fish.This thesis shows that high amounts of IVM can be mobilized from cow dung and transferred through and over soil at the plot-scale, despite the fact that IVM is generally considered immobile due to its hydrophobicity and therefore strong adsorption to the soil's organic matter. The highest mobilization of IVM was observed under the condition of intense precipitation on dry soil due to water repellency causing strong preferential flow (including OF). Preliminary results on the catchment scale suggest that this mechanism may as well be effective on this scale, despite the smaller amplitude of the hydrological response. An age tracking model reveals a high fraction of event water in the discharge at the Claduègne outlet during major flood events

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Vischel, Théophile. « Impact de la variabilité pluviométrique de méso-échelle sur la réponse des systèmes hydrologiques sahéliens : modélisation, simulation et désagrégation ». Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0033.

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Résumé :

Comprendre comment la variabilité du climat interagit avec les modifications de l'hydrologie au Sahel est une nécessité pour anticiper ce que pourraient être les conséquences des changements climatiques futurs dans cette région. On doit pour ce faire relier les scénarios climatiques grande échelle aux bilans d'eau localisés de petits bassins. Cette thèse traite des questions d'échelle qui sont centrales lorsque l'on cherche à forcer des modèles hydrologiques par des sorties de modèles climatiques. Les jeux de données utilisés permettent de documenter le continuum des résolutions spatiale et temporelle qui nous intéressent et on traite des deux types de systèmes hydrologiques qui caractérisent cette région : les systèmes endoréiques de rive gauche du fleuve Niger et les systèmes exoréiques qui constituent ses affluents de rive droite. D'abord sont établies une synthèse et une actualisation des travaux de modélisation de la variabilité pluviométrique de méso-échelle, telle que documentée à partir des données haute résolution de l'observatoire AMMA-CATCH Niger. Puis on cherche à comprendre comment la variabilité du forçage pluviométrique influe sur la réponse des systèmes hydrologique et quelles sont les erreurs générées lorsque l'on utilise, en entrée des modèles hydrologiques, des données de forçage qui souséchantillonnent cette variabilité. Enfin, on étudie comment les modifications de régime pluviométrique se traduisent sur le ruissellement de surface sur la base : (i) des modifications de régime observées au cours de la sécheresse 1970-1990, (ii) de différents scénarios de modification du régime pluviométrique, tels que l'on peut les concevoir à l'heure actuelle
It is of primary importance to understand how the climate variability influences the response of the Sahelian hydrological systems in ord to anticipate the hydrological impact of future climate changes and to define suitable strategies. Such studies require linking the large scale climate scenarios to the very localized water budget of sm ail catchments. This work deals with such scale issues which are essential when outputs of climate models are used to force hydrological models. The data used here characterize the continuum of space-time scales displayed by the Iwo types of hydrological systems of the Sahelian region: the sm ail endoreic systems at the left bank of the Niger River and the larger right bank tributary exoreic systems. Three main axes are investigated in the work. First we synthesize and update previous works about the description and the modelling of mesoscale rainfall variability, through the fine scale data from the AMMA-CATCH Niger observa tory. Then the impact of the spatial and temporal rainfall variability on runoff is quantified by assessing the error committed when input hydrological model data used sub-sample this rainfall variability. Finally, regarding these results and by using the developed modelling tools, rainfall regime changes and their impact on runoff are investigated through (i) the characterization of changes that have occurred during the particularly dry 1970-1989 period, (ii) hypothetic scenarios based on the actual knowledge of the potential climate changes that cou Id occur in the future

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Taghavi, Seyed Mohammad. « Etude de la pollution en zone urbaine et péri-urbaine à l'aide d'une modélisation méso-échelle durant la campagne ESCOMPTE ». Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF22454.

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Résumé :

Ce travail porte sur l'étude de la redistribution de polluants photochimiques en zone urbaine et périurbaine dans le cadre de la campagne ESCOMPTE qui s'est déroulée dans le sud-est de la France. Cette région comprend la zone urbanisée de Marseille au voisinage du site industriel de Fors-Berre qui est un des sites les plus pollués d'Europe. L'approche choisie est la modélisation à méso-échelle à l'aide du modèle RAMS-Chimie qui est le couplage on-line du modèle météorologique RAMS et du mécanisme chimique condensé MOCA 2. 2, en mode parallèle. Après avoir vérifié l'efficacité de ce couplage en appliquant la loi d'Amdahl (1967), où nous avons montré que la fraction parallélisée est égal à 96% avant le couplage pour le modèle RAMS, et augmente à 98% après le couplage pour le modèle RAMS-Chimie. De nombreux tests ont été effectués afin d'obtenir les champs météorologiques les plus réalistes possibles. Pour cela, l'hétérogénéité de l'humidité du sol en fonction de la texture du sol a été prise en compte ainsi qu'une topographie réaliste où les sommets et vallées sont bien reproduits. Pour ne pas avoir de biais sur les résultats chimiques, la première partie concerne la validation des simulations météorologiques avec les données des stations de surface, Lidar, Sodar, radiosondages et mesures aéroportées pour trois POI (Période d'Observation Intensive) qui ont des situations météorologiques contrastées. Dans une deuxième partie, nous validons les résultats de la redistribution des espèces chimiques (CO, NOx, SO2, O3) avec des données de surface, aéroportées et de Lidar sur cette région où se présentent des circulations de brise de mer et de relief associés à des flux de sud ou de nord (Mistral). Nous montrons que l'utilisation de grilles imbriquées résout le problème de limite latérales pour les champs chimiques (Taghavi et al. , 2004). La position des cellules convectives et la canalisation du vent dans les vallées du Rhône dépendent de l'orientation du flux synoptique et jouent un rôle sur la redistribution des polluants et sur leur régime chimique. Deux cadastres d'émissions aux performances très distinctes (30% de différence en moyenne) ont été comparés (Taghavi, 2004), l'un à haute résolution (1km) et l'autre plus moyenné. Dans les deux cas, la localisation et la concentration du panache d'ozone sont assez proches et on peut conclure qu'un cadastre de faible résolution peut servir à étudier la formation du panache d'ozone car c'est un mécanisme non linéaire. Ce type de modélisation peut servir à étudier la stratégie de réduction des émissions

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Capuano, Tonia Astrid. « Small-scale ocean dynamics in the Cape Basin and its impact on the regional circulation ». Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0115/document.

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Résumé :

Nous étudions le rôle des processus océaniques à petite échelle dans la formation et transformation des eaux de surface et intermédiaires qui participent à l’échange Indo- Atlantique à travers le Bassin du Cap. La dynamique de cette région est caractérisée par une forte turbulence et nous montrons l’impact que les structures de méso- ou de sous-méso- échelle, leurs interactions dynamiques et leur variabilité saisonnière ont sur les eaux locales de la thermocline. Une série des simulations numériques, allant de ’eddypermitting’ à ’submesoscale resolving’, souligne l’importance d’une résolution verticale adéquate pour bien représenter les propriétés des masses d’eau.Les tourbillons de Aiguilles sont principalement générés par des instabilités baroclines, et sont caractérisés par une saisonnalité, liée aux différentes instabilités dans les couches supérieures. En été, les instabilités symétriques sont plutôt en jeu, tandis qu’en hiver les instabilités de la couche de mélange prédominent.L’instabilité barocline de Charney connecte ces deux régimes de la sous-méso-échelle et joue un rôle majeur dans la formation saisonnière d’un nouveau type d’eaux modales : l’Agulhas Rings Mode Water.Enfin, on montre que tant les cyclones que les anticyclones transportent et mélangent l’Antarctic IntermediateWater, l’étirement de la méso-échelle produisant des filaments et structures thermohalines très fines.Nos résultats suggèrent l’existence des deux régimes dynamiques qui affectent les couches supérieures et intermédiaires du Bassin du Cap. Près de la surface, la frontogenèse et une énergique sous-méso-échelle conduisent à un régime agéostrophique. Les profondeurs intermédiaires sont caractérisées par un régime quasi-géostrophique due à l’action prédominante de la méso-échelle
This study addresses the role of oceanic small-scale processes in the formation and transformation of subsurface waters that participate in the Indo-Atlantic interocean exchange.We focus on the Cape Basin dynamics, characterized by a highly non-linear turbulence.We provide qualitative and quantitative evidence of the direct impact that meso- and submesoscale structures, their dynamical interactions and their seasonal variability have on the local thermocline and intermediate waters. A sequence of numerical simulations, ranging from ’eddy-permitting’ to ’submesoscale resolving’, underlines the importance of an adequate vertical resolution to correctly depict the water masses properties.We point out that Agulhas eddies are mainly generated through baroclinic instabilities and are marked by a clear seasonality. This is linked to the seasonal occurrence of distinct meso-submesoscale instabilities in the upper layers: symmetric instabilities are at play during summer, while mixed-layer instabilities prevail in winter.We also found that Charney baroclinic instability connects these two submesoscale regimes and plays a major role in the seasonal formation of a newly-identified type of mode waters: Agulhas Rings Mode Water. Finally, we show that eddies of both polarity advect, stir and mix Antarctic Intermediate Water, via the mesoscale strain field producing filaments and T-S fine-scale structures.Our results suggest the existence of two dynamical regimes affecting the upper and intermediate layers of the Cape Basin. Near the surface, the submesoscale-driven frontogenesis and their enhanced energetics lead to a predominance of ageostrophic dynamics. The intermediate depths are, instead, characterised by a quasigesotrophic regime due to the prevailing mesoscale effects

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Cappello, Simone. « Analyse à méso-échelle de l’évolution des hydrocarbures dans l’environnement marin : rôle et optimisation des potentialités biodégradatives des populations bactériennes naturelles ». Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20021.

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Lachkar, Zouhair. « Rôle des tourbillons de méso-échelle océaniques dans la distribution et les flux air-mer de CO2 anthropique à l'échelle globale ». Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066036.

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Résumé :

Les tourbillons de méso-échelle jouent un rôle essentiel dans la dynamique océanique et particulièrement dans l'océan Austral. Dans cette thèse nous explorons le rôle des tourbillons de méso-échelle dans l'estimation du puits océanique de CO2 anthropique grâce à une approche multi-traceurs et multi-résolutions. Nos analyses montrent que les tourbillons résolus réduisent sensiblement les flux air-mer du CO2 anthropique permettant ainsi un meilleur accord avec les observations. Les mécanismes de l’action des tourbillons sur les flux air-mer des traceurs sont identifiés. L'augmentation de la résolution horizontale affecte également la pénétration verticale des traceurs dans l'océan Austral, et particulièrement la ventilation des couches intermédiaires. Les tourbillons induisent également une modification substantielle de la distribution spatiale des régions source des Eaux Antarctiques Intermédiaires. Enfin, l'efficacité de la paramétrisation de Gent & McWilliams (1990) à représenter les effets des tourbillons dans les simulations de traceurs est évaluée.

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Vergara, Oscar. « Ventilation de la circulation océanique dans le Pacifique sud-est par les ondes de Rossby et l'activité méso-échelle : téléconnexions d'ENSO ». Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30356/document.

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Résumé :

L'objectif principal de cette thèse est l'étude de la connexion entre la variabilité dans l'océan Pacifique équatorial et la circulation de subsurface le long des côtes du Pérou et du Chili, à des échelles de temps interannuelles à décennales. Les diagnostiques menés dans ce travail se basent sur un modèle régional océanique. L'accent est mis sur l'interprétation de la propagation verticale de la variabilité dans les couches intermédiaires de l'océan, où l'on trouve une intense zone de minimum d'oxygène (OMZ ; de l'anglais Oxygen Minimum Zone), et la relation de cette propagation verticale avec les processus advectifs et diffusifs. La propagation verticale est diagnostiquée à travers le flux vertical d'énergie associé à la propagation verticale de l'onde de Rossby extratropicale (ETRW; de l'anglais Extra-Tropical Rossby Wave). Aux échelles de temps interannuelles, les résultats montrent que 80% du flux vertical d'énergie dans l'océan Pacifique Sud-Est (SEP ; de l'anglais South-Eastern Pacific) est associé aux événements El Niño extraordinaires. Ce flux d'énergie s'étend vers l'Ouest en suivant les rayons théoriques WKB, avec une pente plus prononcée au fur et à mesure que la latitude augmente. Les analyses du flux d'énergie mettent aussi en évidence l'existence d'une modulation du flux d'énergie interannuel à l'échelle décennale, qui serait liée aux fluctuations décennales et inter-décennales dans le Pacifique équatorial. Une décomposition de la stratification en modes verticaux montre que le flux d'énergie associé à El Niño et aux fluctuations décennales se projette sur les trois premiers modes baroclines, ce qui confirme l'interprétation du flux d'énergie comme la propagation de l'onde de Rossby. Des tests de sensibilité menés avec un modèle linéaire ajusté aux conditions de la simulation montrent que la propagation d'énergie verticale pendant les événements El Niño est aussi impactée par la contribution des modes baroclines supérieurs. La variabilité méridienne/verticale du flux d'énergie vertical met en évidence une atténuation de l'amplitude le long de la trajectoire de l'onde, ce qui est interprété comme un flux diffusif de chaleur induit par la dissipation de l'onde. La variabilité de subsurface de la circulation à l'échelle saisonnière est aussi étudiée dans cette région à travers la ventilation de l'OMZ. Les résultats montrent que la variabilité saisonnière de l'OMZ en dessous de 400 m de profondeur possède des caractéristiques de propagation similaires à celles du flux d'énergie associé à l'ETRW annuelle, ce qui indique que l'ETRWpourrait influencer la variabilité de l'OMZ profonde, du moins à l'échelle saisonnière. Au-dessus de 400 m de profondeur, le processus dominant qui influence la ventilation de l'OMZ à l'échelle saisonnière est le transport d'oxygène par les tourbillons de méso-échelle. Dans ce travail, nous mettons en évidence la nature complexe de la variabilité de la circulation de subsurface dans le SEP. Nous montrons en particulier la connexion entre la circulation sous la thermocline extratropicale et les modes climatiques de variabilité du Pacifique équatorial
The oceanic circulation in the subthermocline of the South Eastern Pacific remains poorly documented although this region is thought to play a key role in the climate variability owed to, in particular, the presence of an extended oxygen minimum zone (OMZ) that intervenes in the carbon and nitrogen cycle. The subthermocline in this region is also largely unmonitored and historical estimates of ocean heat content are mostly limited to the upper 500 m. In this thesis we document various oceanic processes at work in the subthermocline based on a regional modeling approach that is designed to take in account the efficient oceanic teleconnection from the equatorial region to the mid-latitudes, in particular at ENSO (El Niño Southern Oscillation) timescales. The focus is on two aspects: (1) the seasonality of the turbulent flow and its role in modulating the OMZ volume off Peru, and (2) the planetary wave fluxes associated with interannual to decadal timescales. It is first shown that the vertical energy flux at interannual timescales can be interpreted as resulting from the vertical propagation of extra-tropical Rossby waves remotely forced from the equatorial region. This flux primarily results from extreme Eastern Pacific El Niño events, despite that a significant fraction of interannual Sea Surface Temperature (SST) variability in the tropical Pacific is also associated with Central Pacific El Niño events and La Niña events. Vertically propagating energy flux at decadal timescales is also evidenced in the model, which, like for the interannual flux, is marginally impacted by mesoscale activity. On the other hand, the wave energy beams experience a marked dissipation in the deep-ocean ( 2000 m) which is interpreted as resulting from vertical diffusivity. While the oxygen field within the OMZ appears to be influenced by the vertical propagation of isopycnals height anomalies, induced by the seasonal Rossby waves, the seasonality of the OMZ is shown to be dominantly associated with the seasonal change in the eddy flux at its boundaries. Implications of the results for the study of both the low-frequency variability of the OMZ and the Earth's energy budget are discussed

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Ricard, Didier. « Initialisation et assimilation de données à méso-échelle pour la prévision à haute résolution des pluies intenses de la région Cévennes-Vivarais ». Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30119.

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Résumé :

La région du Sud-Est de la France est marquée par des épisodes de pluies diluviennes à l'origine de crues-éclair dévastatrices, souvent engendrés par des systèmes convectifs quasi-stationnaires de méso-échelle. Cette thèse a pour objectifs d'améliorer la connaissance de ces systèmes convectifs et de progresser dans leur prévision en utilisant des simulations à haute résolution du modèle de recherche MESO-NH. Dans une première partie, on montre l'apport d'observations de méso-échelle pour définir les états initiaux de ces simulations. Ces données sont les observations de surface du réseau de méso-échelle de Météo-France et les réflectivités du réseau de radars ARAMIS combinées à la température de brillance infrarouge METEOSAT. Une méthode d'initialisation statique existante, combinant une analyse par Interpolation Optimale des observation de surface et un ajustement de l'humidité et des hydrométéores sur la base des réflectivités radar et de la température de brillance IR, est testée sur deux cas convectifs sur les Cévennes. .
Heavy rainfall events occur frequently over South-East of France, they are often produced by quasi-stationary convective mesoscale systems and they may cause devastating flash floods. The aims of this thesis are to improve the understanding and forescasting of these systems using high resolution simulations performed with the non-hydrostatic research model MESO-NH. First, the benefit of mesoscale data for the generation of the initial state of the simulations is shown. These data include surface observations from the mesonet of Météo-France and radar reflectivities from the ARAMIS network combined with infrared brightness temperature from METEOSAT. .

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Coutris, Pierre. « Analyse des propriétés dimensionnelles et massiques des cristaux de glace pour l’étude des processus microphysiques dans les systèmes convectifs à méso-échelle ». Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC007/document.

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Résumé :

L’étude des propriétés et processus microphysiques caractérisant la phase glace permet de mieux définir le rôle des nuages dans le cycle de l’eau et sur bilan radiatif de l’atmosphère. Les modèles atmosphériques et les codes d’inversion des données de télédétection utilisent des paramétrisations établies à partir de mesures in situ. Ces mesures servent également des besoins industriels en lien avec la problématique du givrage en aéronautique. L’étude présentée se base sur les données de deux campagnes aéroportées réalisées dans le cadre de la collaboration internationale HAIC-HIWC, ciblant les zones à fort contenu en glace que l’on peut observe rau sein des systèmes convectifs à méso-échelle (MCS) tropicaux. Sur la question des relations « masse-diamètre » (m - D) d’abord, une nouvelle approche est présentée. Basée sur la résolution d’un problème inverse, elle permet de restituer la masse des cristaux à partir de mesures colocalisées classiques en s’affranchissant de la traditionnelle hypothèse de loi puissance, et montre que cette dernière ne permet pas de représenter correctement les propriétés massiques de populations de cristaux hétérogènes (morphologie et tailles différentes) typiques des MCS. La variabilité horizontale des distributions de tailles permet d’étudier le vieillissement de l’enclume d’un point de vue microphysique et de souligner le rôle essentiel du processus d’agrégation dans l’élimination des petits cristaux apportés dans la haute troposphère par la convection profonde et dans la formation d’agrégats supra-millimétriques, précurseurs glacés des précipitations stratiformes. Les relations m - D restituées permettent d’identifier des régimes microphysiques distincts et ouvre la voie aux développement d’une paramétrisation de la masse volumique des hydrométéores en fonction de critères environnementaux
The detailed characterization of ice cloud microphysics is key to understand their role in theEarth’s hydrological cycle and radiation budget. The developement of atmospheric models and remote sensingalgorithms relies on parametrisations derived from in situ measurements. These measurements are also usedby the aviation industry to handle the problem of ice crystal icing. This PhD work presents an analysis of themass and size properties of ice crystals observed in high ice water content areas embedded in tropical mesoscaleconvective systems (MCS) during two airborne field campaigns of the HAIC-HIWC international project.A new approach is developped to derive mass-size relationships (m - D) from size distributions and icewater contents. The retrieval is formulated as an inverse problem which waives the power law constraint, aclassical assumption that proves to be an oversimplification when applied to heterogeneous populations of iceparticules typical of MCS anvils.The horizontal variability of size distributions and the aging of MCS anvils is described in terms of microphysicalprocesses. The importance of the aggregation growth process is emphasized as it efficiently removessmall ice particles brought into the upper troposphere by deep convection and significantly contributes to theformation of large agregates, precusor of the stratiform precipitations. The analysis of mass properties revealsthat distinctive microphysical regimes may be identified from the m-D relationship retrieved in various conditions.It paves the way toward a statistical model of the effective density of ice particles as a function of environmentalparameters

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Resplandy, Laure. « Impacts biogéochimiques des processus de haute fréquence à l'échelle régionale et saisonnière ». Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066089.

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L’objectif de ce travail était l'étude de l'impact de processus de haute fréquence (1-90 jours ; 10-100 km) sur l'évolution saisonnière et la distribution grande échelle de la production primaire dans l'océan. La nature et l'effet de ces processus sur la biogéochimie dépendent fortement du contexte régional dynamique. Afin d'obtenir une vision d'ensemble de ces mécanismes de couplage, trois régimes dynamiques caractéristiques des basses et moyennes latitudes ont été considérés : une région d'upwelling côtier dont l'intensité et les échanges côte-large sont modulés par une forte activité tourbillonnaire ; une région oligotrophe sous influence de coups de vent permettant les échanges entre surface et subsurface ; et enfin une région de bloom printanier où la dynamique saisonnière de la couche mélangée est modulée par la sub-mésoéchelle typique de l'océan ouvert.

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Pantillon, Florian. « Transition extra-tropicale d'ouragans en Atlantique Nord et impact sur la prévisibilité d'événements extrêmes en Méditerranée ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755220.

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La transition extra-tropicale est la transformation d'un cyclone tropical en cyclone extra-tropical lors de sa migration vers les latitudes moyennes. Au cours de son interaction avec son nouvel environnement barocline, le cyclone peut se réintensifier par des processus dynamiques et diabatiques complexes. Il peut également avoir un impact en aval par le renforcement d'un train d'ondes de Rossby, qui se propage rapidement et dont le déferlement est souvent à l'origine d'événements extrêmes. La complexité des processus dynamiques et diabatiques de la transition extra-tropicale conduit alors à une réduction de la prévisibilité en aval. Les ouragans Florence et Hélène en Atlantique Nord ont ainsi contribué au déclenchement des événements extrêmes de septembre 2006 en Méditerranée, respectivement un épisode de précipitations intenses et un phénomène plus rare, un méditerragan (ouragan méditerranéen). Hélène s'est distinguée de Florence par des processus diabatiques prépondérants au cours de sa réintensification sur un océan plus chaud, ce qui lui a permis de conserver des caractéristiques tropicales. Ses trois réintensifications en trois jours induites par l'étirement de trois filaments de tourbillon potentiel, ajoutées au développement du méditerragan en aval, font d'Hélène un cas exceptionnel. Les deux événements extrêmes en Méditerranée étaient absents de la prévision déterministe à moyen terme. L'incertitude dans la représentation des processus diabatiques a été examinée car ceux-ci contrôlent l'impact des ouragans sur les ondes de Rossby. Pour la première fois, des simulations ont été réalisées avec le modèle Méso-NH sur un grand domaine avec une résolution explicite de la convection profonde, tirant parti de la parallélisation massive du modèle. Une faible sensibilité à la résolution horizontale du modèle a été trouvée dans les précipitations des ouragans, donc dans leur impact sur les ondes de Rossby et sur les événements extrêmes en Méditerranée. La trajectoire d'Hélène a par contre montré une forte sensibilité à sa synchronisation avec le train d'ondes de Rossby, influencée par la résolution horizontale du modèle. Cette forte sensibilité a été retrouvée dans les prévisions d'ensemble du Centre Européen pour la Prévision Météorologique à Moyen Terme, où le développement du méditerragan a requis la synchronisation d'Hélène avec le train d'ondes de Rossby. La perturbation ciblée des conditions initiales autour d'Hélène et du thalweg en amont a suffi à prévoir le méditerragan à une échéance de 108 h dans une simulation Méso-NH. Ces résultats montrent l'impact possible de transitions extra-tropicales en Atlantique Nord, qui surviennent à la même saison que la plupart des épisodes de précipitations intenses en Méditerranée. La réduction de l'incertitude dans la prévision de la transition extra-tropicale est donc un des enjeux de l'amélioration de la prévision d'événements extrêmes d'automne en Méditerranée.

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Wang, Tao. « Évolution de la cohérence et dynamique non-linéaire des lasers à la meso-échelle ». Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4016/document.

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Résumé :

Le laser est omniprésent dans la recherche et les applications. Les efforts de miniaturisation, qui affectent le développement de sa cohérence, se sont multipliés depuis sa découverte, mais seulement avec les plus petits Lasers à Emission Verticale (VCSELs) on détecte l'influence du volume de cavité sur les propriétés d'émission. Ainsi on se pose des questions sur l'apparition et le développement de la cohérence, sur la valeur (unique ?) du seuil laser, sur l'existence d'un tel seuil dans un nanolaser et sur la réponse à la modulation du pompage. Dans cette thèse, nous explorons le fonctionnement du laser autour du « seuil » pour obtenir des réponses expérimentales à quelques-unes des questions posées dans des lasers à la meso-échelle. Les fonctions de corrélation, la dynamique temporelle, la reconstruction de l'espace des phases, des indicateurs statistiques et des mesures spatialement résolues d'intensité et de longueur d'onde d'émission sont les indicateurs utilisés dans cette étude. La dynamique est étudiée modulant sinusoïdalement des petits VCSEL, où nous obtenons : des impulsions dans la région du seuil, amplification anormale de l'émission spontanée (en polarisation croisée), oscillations régulières et (surtout) irrégulières par la forte influence de l'émission spontanée dans ces petits dispositifs. Enfin, une caractérisation bidimensionnelle des propriétés du rayonnement, transversalement à l'émission, montre la corrélation entre la croissance de la cohérence et celle du mode laser. Pour les dispositifs plus grands, cette analyse jette les bases pour l'étude du développement de la cohérence dans les lasers spatialement étendus
Coherent light sources are nowadays ubiquitous in scientific research and engineering applications and have been miniaturized since their inception. Physically, the onset and development of laser coherence is largely affected by the cavity size reduction, but this becomes apparent only for the smallest Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs). Thus the following questions arise: When does coherence set in? How does it develop? How do we define threshold? Is there a unique threshold value and does it exist at all for a nanolaser? What is the dynamical response to modulation in this uncharted territory? In this thesis we explore the regime of laser operation around what is conventionally called the threshold point and obtain experimental answers to some of the questions from mesoscale lasers. Correlation functions, temporal dynamics, phase space reconstruction, statistical indicators and spatially-resolved intensity and emission wavelength measurements are the indicators for the answers we seek. The dynamical response is investigated by applying a sinusoidal modulation to very small VCSELs, where we obtain the amplification of pulses in the threshold region, anomalous amplification of the spontaneous emission (in a cross-polarized channel), regular and (mostly) irregular pulsations due to the strong influence of spontaneous emission in these small devices. Finally, a two-dimensional characterization of the radiation properties transversely to the emission shows the correlation between coherence buildup and the establishment of a laser mode. For larger devices, this analysis lays the foundation for investigating the buildup of coherence in spatially extended lasers

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Duine, Gert-Jan. « Caractérisation des vents de vallée en conditions stables à partir de la campagne de mesures KASCADE et de simulations WRF à méso-échelle ». Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30258/document.

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Résumé :

Cette thèse est dédiée à la caractérisation des vents descendants de vallée en terrain complexe d'orographie modérée à moyenne latitude, dans le contexte de la réglementation des rejets atmosphériques de Cadarache. Cadarache est un des centres de recherche du "Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives" (CEA), installé dans une petite vallée (CV) confluente à la vallée de la Durance (DV). Ces deux vallées se distinguent par leur taille, et sont le siège d'écoulements aux caractéristiques différentes en stratification stable. Un forçage synoptique faible associé à un ciel dégagé sont dans la région des conditions fréquentes qui favorisent la stabilité atmosphérique et consécutivement la mauvaise dispersion des polluants, faisant de cette situation un sujet d'intérêt majeur. La campagne de mesure KASCADE (KAtabatic winds and Stability over CAdarache for Dispersion of Effluents) constitue le volet expérimental de l'étude. Réalisée pendant l'hiver 2013 elle a couvert 3 mois d'observation continue et complétée de 23 périodes d'observation intensive (POI). L'analyse montre que les écoulements descendant les vallées de Cadarache (CDV) et de la Durance (DDV) dominent pendant toute la période d'étude. La stabilité s'installant dès le coucher du soleil, le courant CDV s'épaissit progressivement. Le profil de vent en forme de jet présente son maximum à environ 30 m où il atteint 2 à 3 m s-1. Il se maintient toute la nuit et disparaît avec l'inversion de stabilité. Comme la station météorologique du centre manque de capteur de vent dans la CV même, une méthode a été développée pour diagnostiquer le CDV en exploitant l'instrumentation actuelle. Ainsi, si la prévision de ce vent n'est pas à la portée du modèle méso-échelle WRF avec une résolution kilométrique, cette méthode le permet en combinant une descente d'échelle dynamique et statistique. Le vent DDV est identifié comme un vent qui suit l'axe de la vallée, fortement corrélé à la stabilité à l'échelle régionale car il n'apparaît que la nuit lorsque le forçage synoptique est faible. Ce vent n'arrive à Cadarache que 6 à 9 heures après le coucher du soleil avec une grande variabilité. D'un autre côté, il est à son maximum au lever du soleil avant que les processus convectifs ne démarrent, et présente un jet autour de 200 m avec des vitesses de 4 à 8 m s-1 et dont la hauteur est corrélée à la profondeur de la vallée. Dans les simulations avec WRF, malgré des défauts, la DV étant bien résolue avec une maille de 1 km, l'occurrence de ce vent est assez bien simulée. Par ailleurs l'examen de ses caractéristiques spatiales montre qu'il s'agit soit d'un écoulement de drainage, soit d'un écoulement canalisé forcé. Bien qu'on ne dispose pas de données suffisantes pour élucider le mécanisme dominant de déclenchement du vent DDV, les deux précédemment identifiés sont de bons candidats
Stable stratification can be one of the most penalizing condition concerning pollutants in the atmospheric boundary layer. Over complex terrain under these conditions, the relief may modify the flow. Therefore the knowledge of down-valley wind characteristics influencing the wind field at Cadarache and its close surroundings is crucial for safety regulation in the context of sanitary impact of the site. Cadarache is a CEA research centre and located in the Prealps of southeast France. It is embedded in a small valley, the Cadarache Valley (CV), which is one of the tributaries of the larger Durance Valley (DV). The two valleys are distinct in size and therefore react differently to stable conditions, and are investigated by means of observations (field experiment KASCADE : KAtabatic winds and Stability over CADarache for Dispersion of Effluents) and simulations (the Weather Research and Forecasting (WRF) model). To investigate the valley wind behaviour, the KASCADE campaign has been designed and conducted in the winter of 2013, covering a 3-month period and 23 intensive observation periods (IOP). It resulted in a well-documented campaign, from which the analysis shows that the Cadarache and Durance down-valley (CDV and DDV respectively) winds are both dominant flows during the period of investigation. The CDV wind is a thermally driven flow, with regular wind speeds up to 2 - 3 m s-1 up to 50 m agl. It persists throughout the night and disappears in the early morning with the stability. The current observational network of Cadarache lacks means of measurement for inside CDV wind. This work shows that it can be nowcasted from available meteorological tower observations. Due to the CV small scale, currently a wind forecast on kilometer resolution is out of reach, but the methodology developed here can be used to forecast the wind through a combination of dynamical and statistical downscaling. The DDV wind has been recognized as down-valley oriented, and strongly related to stability at a regional scale, as it exists only after sunset when synoptic forcing is very weak. DDV wind arrival at Cadarache is mostly observed 6 to 9 hours after sunset, but however dominantly present around sunrise, when convectively driven processes are not yet established. Jets are observed mostly at around 200 m agl with wind speeds between 4 and 8 m s-1. Despite some (general) deficiencies of the WRF model, the DDV wind is simulated close to reality thanks to the 1-km resolution allowing a correct representation of the Durance valley orography. The ensemble of 23 simulated IOPs allowed further to characterize the flow in a spatial sense and to recognize drainage and flow channelling as most important candidates for the flow mechanism

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Pantillon, Florian. « Transition extra-tropicale d'ouragans en Atlantique Nord et impact sur la prévisibilité d'événements extrêmes en Méditerranée ». Phd thesis, Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1770/.

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Résumé :

La transition extra-tropicale est la transformation d'un cyclone tropical en cyclone extra-tropical lors de sa migration vers les latitudes moyennes. Au cours de son interaction avec son nouvel environnement barocline, le cyclone peut se réintensifier par des processus dynamiques et diabatiques complexes. Il peut également avoir un impact en aval par le renforcement d'un train d'ondes de Rossby, qui se propage rapidement et dont le déferlement est souvent à l'origine d'événements extrêmes. La complexité des processus dynamiques et diabatiques de la transition extra-tropicale conduit alors à une réduction de la prévisibilité en aval. Les ouragans Florence et Hélène en Atlantique Nord ont ainsi contribué au déclenchement des événements extrêmes de septembre 2006 en Méditerranée, respectivement un épisode de précipitations intenses et un phénomène plus rare, un méditerragan (ouragan méditerranéen). Hélène s'est distinguée de Florence par des processus diabatiques prépondérants au cours de sa réintensification sur un océan plus chaud, ce qui lui a permis de conserver des caractéristiques tropicales. Ses trois réintensifications en trois jours induites par l'étirement de trois filaments de tourbillon potentiel, ajoutées au développement du méditerragan en aval, font d'Hélène un cas exceptionnel. Les deux événements extrêmes en Méditerranée étaient absents de la prévision déterministe à moyen terme. L'incertitude dans la représentation des processus diabatiques a été examinée car ceux-ci contrôlent l'impact des ouragans sur les ondes de Rossby. Pour la première fois, des simulations ont été réalisées avec le modèle Méso-NH sur un grand domaine avec une résolution explicite de la convection profonde, tirant parti de la parallélisation massive du modèle. Une faible sensibilité à la résolution horizontale du modèle a été trouvée dans les précipitations des ouragans, donc dans leur impact sur les ondes de Rossby et sur les événements extrêmes en Méditerranée. La trajectoire d'Hélène a par contre montré une forte sensibilité à sa synchronisation avec le train d'ondes de Rossby, influencée par la résolution horizontale du modèle. Cette forte sensibilité a été retrouvée dans les prévisions d'ensemble du Centre Européen pour la Prévision Météorologique à Moyen Terme, où le développement du méditerragan a requis la synchronisation d'Hélène avec le train d'ondes de Rossby. La perturbation ciblée des conditions initiales autour d'Hélène et du thalweg en amont a suffi à prévoir le méditerragan à une échéance de 108 h dans une simulation Méso-NH. Ces résultats montrent l'impact possible de transitions extra-tropicales en Atlantique Nord, qui surviennent à la même saison que la plupart des épisodes de précipitations intenses en Méditerranée. La réduction de l'incertitude dans la prévision de la transition extra-tropicale est donc un des enjeux de l'amélioration de la prévision d'événements extrêmes d'automne en Méditerranée
The extratropical transition is the transformation of a tropical cyclone into an extratropical cyclone during its migration towards the midlatitudes. During its interaction with its new baroclinic environment, the cyclone can reintensify through complex dynamical and diabatic processes. It can also have a impact downstream from the strengthening of a Rossby wave train, which quickly propagates and of which the breaking is often the trigger of extreme weather events. The complexity of dynamical and diabatic processes lead then to a reduction of the downstream predictability. Hurricanes Florence and Helene over the North Atlantic contributed that way to the triggering of extreme weather events in September 2006 in the Mediterranean, respectively, an intense precipitation event and a rarer phenomenon, a Medicane (Mediterranean hurricane). Helene was distinguished from Florence by its predominant diabatic processes during the reintensification over a warmer ocean, from which it maintained tropical characteristics. Helene was an exceptional case from its three reintensifications in three days, induced by the elongation of three filaments of potential vorticity, in addition to the development of the Medicane downstream. Both extreme weather events in the Mediterranean were missed from the midrange deterministic forecast. As diabatic processes control the impact of the hurricanes on the Rossby wave trains, the uncertainty in their description was investigated. For the first time, numerical simulations were performed with the Meso-NH model over a large domain with an explicit resolution of deep convection, taking advantage of the massive parallel computing capabilities of the model. A weak sensitivity to the horizontal resolution of the model was found in the precipitation of the hurricanes, thus in their impact on the Rossby wave trains and in the extreme weather events in the Mediterranean. The track of Helene showed instead a high sensitivity to its phasing with the Rossby wave train, that was influenced by the horizontal resolution of the model. This high sensitivity was found again in the ensemble forecasts from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, where the developement of the Medicane required the phasing of Helene with the Rossby wave train. Targeted perturbation of initial conditions around Helene and the upstream trough were sufficient to predict the Medicane at 108-h lead time in a Meso-NH simulation. The results show the possible impact of extratropical transitions over the North Atlantic, which take place during the same season as most high precipitation episodes in the Mediterranean. A reduction in the uncertainty of the forecast of an extratropical transition is therefore one of the issues for an improvement of the forecast of extreme weather events in the Autumn season, over the Mediterranean region

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Deniaud-Lherminier, Pascale. « Convection profonde en mer du Groënland : étude expérimentale des phases de préconditionnement et de mélange ». Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066086.

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Résumé :

La convection profonde en Mer du Groenland, source importante des eaux profondes de l'Atlantique Nord, fait actuellement l'objet de recherches approfondies. Nous présentons ici les principaux résultats obtenus au cours des hivers de 1993 et 1994 à partir de mesures de flotteurs isobares dérivant entre 250 et 850 m de profondeur et d'un vaste ensemble de données hydrologiques, météorologiques et glaciologiques. L'hiver 1994, peu rigoureux, ne donne lieu qu'à une convection semi-profonde dans un bassin libre de glace, où un tourbillon anticyclonique d'environ 40 km de diamètre apparaît comme un site privilégié du mélange convectif à l'ouest du gyre du Groenland. Il semble provenir d'une interaction entre de l'Eau Atlantique Modifiée advectée en surface et une poche froide d'Eau Arctique Intermédiaire située en dessous et issue d'événements convectifs antérieurs pouvant remonter à l'hiver précédent. L'analyse de la physionomie et de la stabilité spatiale et temporelle de ce tourbillon n'a pas permis de relier son origine et son évolution à des scénarios de type cascade directe et cascade inverse habituellement invoqués dans les phénomènes de convection plus profonde. En 1994, l'évolution de la couche mélangée a été plutôt dominée par une dynamique turbulente tridimensionnelle très dépendante du forçage en surface et de la stratification du bassin, elle-même fortement influencée par la présence de structures de méso-échelle. Corrélée aux flux air-mer les plus intenses de l'hiver 1994, la phase de mélange active est identifiée par un changement de régime dans les amplitudes et la signature en fréquence des vitesses verticales de l'eau w mesurées par les flotteurs. A l'aide d'un modèle non hydrostatique à haute résolution simulant le comportement de flotteurs isobares, nous avons montré que, pendant la phase de mélange, l'apparition d'une composante basse fréquence observée sur les vitesses w est vraisemblablement associée à l'organisation de cellules turbulentes (panaches) engendrées par les fortes et soudaines pertes de flottabilité en surface.

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Argence, Sébastien. « Prévisibilité de précipitations intenses en Méditerranée : impact des conditions initiales et application aux inondations d'Alger de novembre 2001 ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451051.

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Résumé :

Malgré l'amélioration constante des modèles de prévision opérationnelle, certains événements demeurent difficilement prévisibles, même à courte échéance. Dans ces cas, la qualité de la prévision dépend fortement de celle des conditions initiales qui lui sont fournies. Dans ce contexte, il apparaît essentiel d'améliorer des méthodes existantes et d'en développer de nouvelles afin de prendre au mieux en compte les incertitudes liées aux conditions initiales, en particulier pour la prévision d'événements intenses tels que les fortes pluies qui touchent régulièrement le bassin Méditerranéen. L'impact d'incertitudes aux conditions initiales sur la prévision de la dite “supertempête” d'Alger (novembre 2001) a été examiné au travers de simulations haute résolution réalisées avec le modèle Méso-NH. Ce cas était caractérisé par la présence d'un profond thalweg d'altitude associé à une cyclogenèse intense. Il a été montré qu'une faible perturbation initiale de la profondeur du thalweg d'altitude (et de l'intensité de l'anomalie positive de tourbillon potentiel associée) pouvait se propager et s'intensifier durant la simulation, impactant alors la prévision du cyclone de surface. Une étude détaillée des conditions de développement de la convection profonde dans chaque expérience a montré que les perturbations de petites échelles observées sur les champs de précipitations étaient directement liées à la prévision du cyclone et donc aux perturbations initiales. Dans une seconde partie, l'influence de corrections de tourbillon potentiel sur la prévision du même cas d'étude a été examinée. A l'aide du modèle opérationnel Français ARPEGE, nous avons montré que la prévision démarrant de l'analyse opérationnelle du 9 novembre 2001 à 1200 UTC n'était pas capable de reproduire le cycle de vie et le creusement de la dépression de surface. Des corrections locales de tourbillon potentiel guidées par des observations satellites issues du canal vapeur d'eau de Meteosat 7 ont conduit à une amélioration significative de la prévision du minimum dépressionnaire et des précipitations associées. A l'aide de simulations très haute résolution (2 km) Méso-NH et de l'utilisation de l'approche dite modèle-vers-satellite, nous avons montré que l'impact des modifications initiales était particulièrement positif lors des périodes de forte activité convective précédent celles de précipitations intenses.

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Thouron, Odile. « Développement d'un schéma microphysique adapté à la simulation des cirrus à méso-échelle : étude de l'apport du lidar et du radar pour sa validation ». Lille 1, 2003. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/39820623-f1e8-495a-873d-411f8ed9792c.

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Les cirrus sont des nuages fin de glace qui recouvrent en permanence entre 20% et 40% de la surface du globe. Ils jouent un rôle important dans le bilan énergétique du système terre-atmosphère-océan-biomasse. Ils sont cependant mal pris en compte dans les modèles de prévision climatique et/ou météorologique. Pour améliorer leur représentation dans ces modèles, il faut améliorer nos connaissances sur leur cycle de vie et leur interaction et rétroaction avec les autres composants de l'atmosphère. Le travail effectué durant cette thèse se situe dans ce contexte. Un schéma microphysique pour l'étude des cirrus a été mis en place. Pour valider/affiner ce schéma, une méthodologie a été élaborée. Elle consiste en la confrontation des observations lidar et radar simulées à partir des sorties du modèle aux observations réelles. Ces travaux ont permis de mettre en évidence la pertinence d'une telle approche. Le schéma microphysique fait intervenir différents paramètres clefs qui gouvernent les processus microphysiques du cirrus simulé. Il a été montré que chacun de ces paramètres clefs a une signature particulière sur les observations synthétiques.

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Casquin, Antoine. « Influence de l’organisation spatiale du paysage sur les transferts hydriques de Carbone, d'Azote et de Phosphore dans un bassin versant agricole de méso-échelle ». Thesis, Rennes, Agrocampus Ouest, 2021. http://www.theses.fr/2021NSARD094.

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L’enrichissement en azote (N) et phosphore (P) des milieux aquatiques provoque leur eutrophisation et impacte le cycle du carbone (C). Dans les bassins versants agricoles, l’essentiel du flux hydrique de N et P provient des surfaces agricoles. La forte variabilité spatio-temporelle des flux de C-N-P à l’échelle de la tête de bassin versant (<15 km²) complique la gestion et la protection de la ressource en eau, mais offre des opportunités d’optimisation pour la localisation de mesures agro-environnementales. Un suivi bimensuel pendant 17 mois (Mars 2018-juillet 2019) des concentrations en C-N-P en 32 points dont 23 têtes de bassin versant a permis de capter cette variabilité spatio-temporelle dans un bassin versant agricole (L’Yvel, 375 km² - Bretagne, France). La persistance des motifs spatiaux de la qualité d’eau a été montrée : un échantillonnage synoptique permet de hiérarchiser les sous bassins versants selon leurs exports hydriques de N et P. Le lien entre l’organisation spatiale et les flux de C-N-P est ensuite fait pour deux niveaux d’organisation. Il est montré, via une approche stochastique, que la proportion et le type des surfaces agricoles dans les versants influence les exports de N, tandis que la configuration spatiale de celles-ci est critique pour ceux de P. Le signal hydrochimique C-N-P issus des versants est modulé dans le réseau hydrographique. Un bilan de masse entre les flux issus des versants et ceux à l’exutoire de méso-échelle a montré que ces modulations influencent la variabilité temporelle des concentrations à la méso-échelle, mais que l’impact sur les flux annuels est faible
Nitrogen (N) and phosphorus (P) enrichment of aquatic ecosystems results in their eutrophication and impacts the carbon (C) cycle. In agricultural catchments, most of the hydrologic flux of N and P originates from agricultural areas. The high spatial and temporal variability of C-N-P fluxes in headwaters (<15 km2) complicates the management and protection of water resources, but offers opportunities for optimisation of localised agro-environmental measures. A fortnightly monitoring conducted over 17 months (March 2018-July 2019) of C-N-P concentrations at 32 points, including 23 headwaters, captured this spatio-temporal variability in an agricultural catchment (Yvel River, 375 km2 - Brittany, France). The persistence of spatial patterns of water quality was demonstrated: occasional sampling allowed the ranking of sub-catchments according to their hydric exports of N and P. The link between the landscape spatial organisation and C-N-P ﬂuxes was then investigated across two levels of organisation. Using a stochastic approach, it was shown that the proportion and type of agricultural areas on hillslopes influence N water exports, while the spatial configuration of agricultural areas is critical for P exports. The C-N-P hydrochemical signal from the hillslope is modulated in the river network. A mass balance between modelled hillslope fluxes and the measured mesoscale outlet fluxes showed that these modulations influence the temporal variability of mesoscale concentrations, but have little impact on annual fluxes

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Penide, Guillaume. « Mise en place de simulateurs d'instruments de télédétection dans un modèle méso-échelle (BRAMS) : application à l'étude d'un système convectif observé durant la campagne AMMA ». Clermont-Ferrand 2, 2010. http://www.theses.fr/2010CLF22047.

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Cette thèse présente l'étude d'un système convectif à méso-échelle, observé à Niamey (Afrique de l'Ouest) au cours de la campagne AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) en 2006, à l'aide d'un modèle numérique à méso-échelle (BRAMS). L'objectif est de documenter le cycle de vie de ce type de système nuageux complexe et de caractériser les processus microphysiques prépondérants à l'aide d'observations synthétiques. Pour cela, plusieurs simulateurs d'instruments de télédétection ont été couplés aux sorties du modèle afin de créer un jeu de données qui soit comparable aux observations réalisées durant la campagne (au sol, aéroportées et satellitaires) : un radar à 95 GHz (facteur de réflectivité équivalente et vitesse Doppler), un lidar à 532 nm (coefficient de rétrodiffusion atténué) et un radiomètre infrarouge (température de brillance à 8. 7, 10. 6 et 12 µm. Les comparaisons directes et statistiques ont mis en évidence l'importance de l'utilisation d'un schèma microphysique à deux moments pour la restitution de ce type de système. La caractérisation à méso-échelle de ce MCS a été effectuée en utilisant une méthode originale de discrimination des parties convectives, stratiformes et cirriformes à partir des températures de brillance et des réflectivités radar. L'analyse statistique des champs de température de brillance a permis de vérifier que le modèle BRAMS représente de façon réaliste le cycle de vie du MCS étudié. Dans le cadre d'une analyse à petite échelle, les comparaisons entre les réflectivités radar et les vitesses Doppler (observées et simulées) ont montrées que le processus de givrage était surestimé par le modèle même dans la partie stratiforme de MCS. L'étude des différents échanges entre classes d'hydrométéores a permis de mettre en evidence le fait que les agrégats givrés, souvent observés, n'étaient pas correctement restitués par le modèle

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Aulagnier, Céline. « Apport d'un modèle de transport méso-échelle sur l'estimation des sources et puits de CO2 à l'échelle régionale européenne par inversion du transport et assimilation d'observations in-situ ». Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066327.

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Le transport atmosphérique relie directement la variabilité des flux de CO2 anthropiques et des puits de carbone naturels aux variations de concentrations atmosphériques. De nombreuses études (1990-2000) se sont penchées sur la résolution du problème inverse : déterminer, en utilisant un modèle numérique du transport, les flux de CO2 en accord "optimal" avec les mesures de concentration. L'originalité du travail de thèse était 1) de simuler la concentration en CO2 à une résolution rarement atteinte sur l'ensemble du continent Européen, et 2) d'inverser les flux à la plus haute résolution possible, celle du modèle de transport. Dans un premier temps, on a donc évalué la capacité du modèle de transport à reproduire les variations décennales, diurnes et synoptiques observées. Dans un second temps, on a inséré le code adjoint du modèle dans un nouveau schéma d'inversion variationnelle développé au laboratoire, puis estimé la distribution "optimale" des flux et leurs incertitudes.

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Jullien, Swen. « Interactions océan-atmosphère au sein des cyclones tropicaux du Pacifique Sud : processus et climatologie ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00943495.

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Résumé :

Cette thèse apporte une meilleure compréhension des interactions océan-atmosphère au sein d'évènements extrêmes que sont les cyclones tropicaux. L'étude de la réponse océanique aux cyclones et de sa rétroaction a permis de souligner l'importance de la dynamique océanique et atmosphérique et tend à contredire les estimations extrêmes faites précédemment à partir de modèles théoriques simplifiés. L'impact des cyclones sur le climat est probablement surestimé dans les études qui négligent les processus d'advection et la ré-émergence d'anomalies océaniques en surface durant l'hiver. La rétroaction négative du refroidissement de surface induit par les cyclones est également surestimée dans les études théoriques en raison des fortes hypothèses faites sur les échelles de temps impliquées dans le processus d'intensification des cyclones. De même, la structure océanique à grande et moyenne échelle est souvent négligée (par exemple dans les indices de cyclogenèse), alors qu'elle module fortement les mécanismes de couplage. Enfin, l'utilisation de modèles à méso-échelle et de simulations à long terme produisant un grand nombre d'événements est essentielle afin de séparer un mécanisme robuste d'effets anecdotiques.

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Jullien, Swen. « Interactions océan-atmosphère au sein des cyclones tropicaux du pacifique sud : processus et climatologie ». Phd thesis, Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2146/.

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Résumé :

Cette thèse apporte une meilleure compréhension des interactions océan-atmosphère au sein d'évènements extrêmes que sont les cyclones tropicaux. L'étude de la réponse océanique aux cyclones et de sa rétroaction a permis de souligner l'importance de la dynamique océanique et atmosphérique et tend à contredire les estimations extrêmes faites précédemment à partir de modèles théoriques simplifiés. L'impact des cyclones sur le climat est probablement surestimé dans les études qui négligent les processus d'advection et la ré-émergence d'anomalies océaniques en surface durant l'hiver. La rétroaction négative du refroidissement de surface induit par les cyclones est également surestimée dans les études théoriques en raison des fortes hypothèses faites sur les échelles de temps impliquées dans le processus d'intensification des cyclones. De même, la structure océanique à grande et moyenne échelle est souvent négligée (par exemple dans les indices de cyclogenèse), alors qu'elle module fortement les mécanismes de couplage. Enfin, l'utilisation de modèles à méso-échelle et de simulations à long terme produisant un grand nombre d'événements est essentielle afin de séparer un mécanisme robuste d'effets anecdotiques
Tropical cyclone (TC)-ocean interactions are essential for cyclone formation and evolution. Surface cooling is observed in the cyclone wake and is expected to exert a negative feedback to the storm intensity. This thesis provide a quantification of the ocean response and its feedback using a coupled regional model of the southwest Pacific developed for present climate long-term simulations at mesoscale resolution which are requested to separate robust features from anecdotic effects. The results highlight the neglected role of three-dimensional dynamics in the ocean and the atmosphere and tend to contradict the extreme estimations made from simple theoretical models. Previous estimates that neglect the upwelling process and ocean warm anomaly re-emergence by winter entrainment overestimate the local heat uptake by the ocean. The intensity distribution of TCs is significantly affected by the cold wake but the feedback of SST cooling to storm intensity is of moderate amplitude, compared with theoretical models based on thermodynamic arguments. Actually, our analyses contradict the direct thermodynamic control of TC intensification by surface moisture fluxes in favor of a storm-scale dynamic control. In addition, regional oceanography has a large impact on coupling. It is stronger in the Coral Sea that has shallow mixed layer and numerous eddies but extremely weak in the warm pool that has deep mixed layer, thick barrier layer and no mesoscale activity

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Enjolras, Vivien. « Évaluation des performances des nouveaux instruments radar altimètres imageurs interférométriques spatiaux : application à l'océanographie et à l'hydrologie ». Toulouse, ENSAE, 2007. http://www.theses.fr/2007ESAE0001.

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L'observation des océans depuis l'espace s’appuie pour partie sur les radars altimètres, freinés dans leur efﬁcacité par le manque de couverture spatiale et le faible pouvoir résolvant. Nous étudions dans ce travail les solutions technologiques permettant d'améliorer les caractéristiques de fauchée et de résolution de ces instruments, en dégageant de nouvelles perspectives scientiﬁques, notamment dans les domaines de l’altimétrie méso échelle et de l'hydrologie. Ce travail est constitué de trois axes. Le premier axe vise à évaluer les performances de nouveaux instruments radar altimètres à fauchée élargie par technique d'interférométrie, principalement pour l'océanographie. Le concept initial de l'instrument WSOA (Wide Swath Ocean Altimeter) a été revisité, permettant de dégager un point de fonctionnement optimal, au prix d’un léger ajustement des paramètres d’orbite et de quelques paramètres instrumentaux, sans pour autant délaisser les technologies existantes. Le second axe de la thèse est consacré à l'hydrologie et à l’étude des eaux continentales. À travers la proposition de mission WatER (Water Elevation Recovery Satellite Mission) à l'Agence Spatiale Européenne, nous avons imaginé une mission virtuelle officiant sur trois zones distinctes en Europe. Nous avons montré que les objectifs scientiﬁques exigeant des mesures sufﬁsamment précises de hauteur (< 10 cm) et de pente (< 10 µrad) étaient remplis. Le troisième axe de la thèse s’est enﬁn attaché à la manière d'utiliser au mieux les données altimétriques traditionnelles sur les zones d’eaux continentales. Une nouvelle méthode de traitement des formes d’ondes altimétriques nadir a été ébauchée. Les premiers résultats sont encourageants et poussent à poursuivre le développement de cette méthode.

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Rousset, Clément. « Modélisation des échanges entre un gyre convectif et un courant de bord : application à la mer du Groenland ». Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066658.

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Résumé :

Cette thèse est motivée par la nécessité de mieux comprendre et identifier les processus physiques mésoéchelles opérant dans les mers subpolaires qui contraignent la formation et la circulation des eaux denses. Dans ce but, des expériences numériques idéalisées sont réalisées. Dans une première partie, nous nous intéressons à la représentation du processus de restratification dans trois modèles : MICOM (isopycnal), OPA (z) et une version adiabatique dérivée de MICOM dans laquelle la physique de la couche de mélange est retirée. Nos résultats montrent qu’en l'absence de forçage, la géométrie de la couche de mélange dans MICOM empêche presque tout retrait de cette couche et limite fortement le niveau d’instabilité ainsi que les échanges de chaleur. Le comportement des deux autres modèles est bien plus satisfaisant, mais des différences persistent dans le développement de l’instabilité barocline et dans les échanges et les transformations des masses d’eau. Dans une seconde partie, le modèle MICOM dans sa version adiabatique est retenu pour étudier les processus mésoéchelles associés à la transformation des masses d’eau en mer du Groenland et leur export vers le passage Groenland-Ecosse, avec pour objectif de comprendre le lien entre la formation d’eau dense et son export. Nous montrons que la saisonnalité de la convection n’engendre pas de saisonnalité de l’export d’eau dense, que le seuil modifie les échanges au détroit et la circulation dans le bassin, et que la formation des masses d’eau denses est non seulement dépendante de la répartition spatiale du forçage mais aussi de la déstabilisation du courant de bord liée à la structure de la topographie.

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Fresnay, Simon. « Prévisibilité des épisodes météorologiques à fort impact : sensibilité aux anomalies d'altitude ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00986467.

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Résumé :

Les épisodes de fortes précipitations, caractéristiques du climat méditerranéen, souffrent parfois d'importantes erreurs de prévision. Ces erreurs proviennent essentiellement d'incertitudes sur les conditions initiales du modèle ou la représentation des processus physiques. L'impact des différentes sources d'incertitudes est classiquement étudié à partir de prévisions d'ensemble. Au cours de ce travail, nous avons développé une méthodologie d'ensemble visant à étudier la sensibilité des prévisions à différentes configurations initiales des anomalies dynamiques d'altitude. Ces anomalies sont des zones à fort gradient, susceptibles de constituer des zones d'erreurs de prévision privilégiées. Elles sont par ailleurs un précurseur connu des perturbations météorologiques. La méthodologie proposée repose sur l'advection de la variable conservative associée aux anomalies d'altitude : le tourbillon potentiel (PV). Le modèle utilisé, MIMOSA, advecte le PV sur un niveau isentrope, sur une grille de haute résolution, permettant de mieux représenter les petites échelles et les zones de gradient tout en contrôlant les grandes échelles grâce à une relaxation vers un PV de contrôle. Le PV MIMOSA a été introduit dans un modèle en équations primitives à l'aide d'un outil d'inversion du PV. Le choix retenu pour l'inversion est un algorithme qui fournit des solutions équilibrées au sens des équations du modèle. Différentes configurations d'advection du PV ont fourni un ensemble de conditions initiales au modèle de prévision ARPEGE. Cet ensemble dénommé ARPEGE-MIMOSA, a été appliqué à 5 cas réels de fortes précipitations : le premier épisode, ou "catastrophe de Draguignan" sur le département du Var le 15 juin 2010, est associé à une prévisibilité particulièrement faible ; les 4 autres cas ont été observés en 2012 durant la campagne HyMeX et ont été utilisés comme un premier échantillon pour évaluer l'apport statistique du système de prévision d'ensemble ARPEGE-MIMOSA. Le cas du 15 juin 2010 a fait l'objet d'une étude détaillée, qui a notamment confronté l'impact de perturbations d'altitude à celui des perturbations de basse-couche. Pour cette situation, nous concluons que les incertitudes des champs d'altitude ont joué un rôle mineur durant la première phase de l'épisode en raison d'une absence de couplage entre les anomalies de surface et d'altitude. Le rôle des incertitudes de surface a été examiné au moyen de plusieurs expériences perturbées: des modifications manuelles de la pression au niveau de la mer et du champ d'humidité se sont avérées toutes deux capables d'améliorer la première phase de l'épisode. Cette amélioration a été attribuée au déclenchement d'un système fortement précipitant le long d'une zone frontale. Pour la seconde phase de l'épisode, nous avons mis en évidence le rôle de l'humidité à travers une simulation qui permet de se rapprocher du scénario observé sans toutefois atteindre le niveau de précipitation observé. Une explication alternative a été alors proposée, mettant en jeu l'insuffisance du modèle à reproduire la progression d'une onde d'altitude dans un contexte fortement diabatique. Enfin, une évaluation objective du système de prévision d'ensemble ARPEGE-MIMOSA a été réalisée à partir des 4 cas HyMeX. Les résultats obtenus avec l'ensemble ARPEGE-MIMOSA ont été comparés aux résultats issus de deux systèmes de prévision d'ensemble opérationnels. Cette comparaison a permis de mieux quantifier l'erreur de prévision attribuable à la seule dynamique d'altitude et de mettre en évidence la valeur ajoutée du système ARPEGE-MIMOSA pour les seuils de fortes précipitations.

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Thèses sur le sujet « Méso et sous-Méso échelle »

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