Rozprawy doktorskie: „Interférométrie du bruit ambiant”

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Mohamadian, Sarvandani Mohamadhasan. "Seismic tomography of an amagmatic ultra-slow spreading ridge". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS467.

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Les dorsales ultra-lentes quasi-amagmatiques constituent une nouvelle catégorie de dorsales océaniques caractérisées par une accrétion crustale, exposant sur le fond marin des quantités considérables de péridotites provenant du manteau. L’étude de la contribution des processus tectoniques, magmatiques et d’autres processus impliqués est nécessaire pour obtenir un modèle conceptuel complet des dorsales océaniques à accrétion ultra-lente. L’imagerie des structures de la croûte et du manteau supérieur peut nous aider à comprendre les activités géologiques passées et actuelles sur les dorsales à accrétion océanique ultra-lente. L’objectif du projet est de comprendre la croûte océanique formée dans une dorsale à accrétion ultra-lente appelée ride sud-ouest indienne, à faible apport de magma. Notre projet de recherche est basé sur le traitement et la modélisation de données sismiques actives et passives dans la partie la plus orientale de la dorsale Sud-Ouest Indienne. L’acquisition des données géophysiques a eu lieu en 2014 lors de la campagne SISMOSMOOTH, à bord du N/O Marion-Dufresne. Nous avons analysé les enregistrements des composantes verticales de 43 sismomètres fond de mer (OBS) dans notre approche sismique passive et les composantes hydrophones de 16 sismomètres fond de mer pour l’approche sismique active. L’interférométrie de bruit ambiant et l’inversion de forme d’onde complète (FWI) des données de réfraction ont été utilisées pour imager les structures internes de la croûte et de la lithosphère. Grâce à la modélisation de l’interférométrie de bruit ambiant, on trouve une épaisseur moyenne de croûte de 7 km avec une couche peu profonde de faibles vitesses de cisaillement. De plus, nous en déduisons que les 2 km supérieurs sont très poreux et peuvent être fortement serpentinisés. La vitesse moyenne des ondes de cisaillement entre la base de la croûte et la profondeur maximale de notre modèle (15 km) est inférieure à la valeur de référence globale de 4.5 km/s et peut s’expliquer par le jeune âge des fonds marins de notre zone. Notre modèle bi-dimensionnel de vitesse des ondes P obtenu à partir de notre analyse FWI suggère des variations considérables de composition dans la partie supérieure le long du profil parallèle à l’axe. Notre étude propose un domaine de transition entre un domaine à prédominance volcanique et un non magmatique, entre ∼65 à 95 km de distance sur le profil. Des injections magmatiques dans des dikes sont proposées dans le domaine oriental non volcanique. Une augmentation vers l’ouest de l’apport de matériel magmatique est confirmée pour le mode d’accrétion océanique. Le modèle de vitesse des ondes P associé aux variations de serpentinisation suggère que le Moho est une transition graduelle d’une péridotite hydratéevers une péridotite non altérée
Ultra-slow spreading ridges are a new category of spreading ridges characterized by quasi-amagmatic crustal accretion, exposing considerable amounts of mantle derived peridotites on the seafloor. Investigating the contributions of tectonic, magmatic, and other involved processes is necessary to gain a comprehensive conceptual model of ultra-slow spreading ridges. Imaging the crustal and upper mantle structures can help us to understand the past and current geological activities in the ultra-slow spreading ridges. The aim of the project is to understand the oceanic crust formed in an ultra-slow spreading ridge called the Southwest Indian Ridge with a low melt supply. Our research project is based on the processing and modeling of the active and passive seismic data in the easternmost part of Southwest Indian Ridge. The data acquisition took place in 2014 during the SISMOSMOOTH cruise. We analyzed vertical component recordings from 43 ocean-bottom seismometers in our passive seismic approach and the hydrophone components of 16 ocean-bottom seismometers in the active seismic approach. Ambient-noise interferometry and full-waveform inversion (FWI) of refraction data were used to image the internal structures of the lithosphere. In the modeling of ambient-noise interferometry, we find an average crustal thickness of 7 km with a shallow layer of low shear velocities. Moreover, we infer that the uppermost 2 km are highly porous and may be strongly serpentinized. The average shear wave velocity between the base of the crust and the maximum depth of our model (15 km) was less than the global reference value of 4.5 km/s and was explained by the younger age of the seafloor in our area. Our two-dimensional P-wave velocity model obtained from FWI suggests considerable variations in the upper lithospheric compositions along the axis-parallel profile. A transition is expected at a distance of ∼65-95 km along the profile from the predominantly volcanic domain in the western zone to variable serpentinized peridotite in the eastern zone. Dike injections are predicted in this area. A westward increase in melt supply is proposed in the seafloor accretion mode. The serpentinization and P-wave velocity model suggests that the Moho is a gradual transition from hydrated to unaltered peridotite

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Lehujeur, Maximilien. "Étude d'un réservoir géothermique profond par corrélation de bruit sismique ambiant". Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAH013/document.

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Cette thèse porte sur l’application de la technique de corrélation de bruit sismologique ambiant pour l'imagerie et le suivi des réservoirs géothermiques de Rittershoffen (ECOGI) et de Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). La forte variabilité spatio-temporelle des sources du bruit de fond sismologique dans la gamme de période 0.2-7s limite la reconstruction des fonctions de Green. Cela induit des erreurs dans la construction des modèles de vitesse. Deux approches sont proposées pour s’affranchir des effets de la non-uniformité spatiale du bruit. Par ailleurs, la variabilité temporelle des sources de bruit est un facteur limitant pour le suivi du réservoir. On estime que les perturbations de vitesse doivent être de l’ordre de 0.1% à 1% pour pouvoir être détectées par les réseaux disponibles. Ce seuil n’a pas été franchi lors de la construction du site Rittershoffen mais une modification probable des propriétés diffractantes du milieu a été observée à la suite d’une stimulation
This work focuses on the application of the ambient seismic noise correlation technique for the imaging and monitoring of deep geothermal reservoirs near Rittershoffen (ECOGI) and Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). The strong spatial and temporal variability of the noise sources in the period range 0.2-7s limits the reconstruction of the Green’s functions. This results in significant errors in the velocity models. Two approaches are proposed to overcome the spatial non-uniformity of the noise and to improve the quality of the velocity models. Besides that, the temporal variability of the noise sources is a limiting factor for monitoring purposes. We estimate that the speed variations should be larger than 0.1% to 1% to be detected by the available networks. This threshold was not reached at Rittershoffen during the drillings or the stimulations. However, a probable change of the diffracting properties of the medium was observed following a hydraulic stimulation

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Boué, Pierre. "Traitement d'antenne et corrélation du bruit sismique ambiant : applications multi-échelles". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00988090.

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L'utilisation d'un grand nombre de capteurs sismiques est de plus en plus courant pour imager l'intérieur de notre planète depuis sa surface pour la prospection sismique, jusqu'à sa structure profonde avec la sismologie continentale et globale. L'application d'un traitement d'antenne aux enregistrements issus de réseaux de capteurs permet l'extraction de nouvelles observables et une meilleure compréhension de la propagation des ondes dans les milieux complexes. Parmi ces méthodes, on s'intéresse particulièrement aux traitements simultanés en émission-réception de type double formation de voies (DFV). A l'échelle de la prospection sismique, la DFV est utilisée pour extraire des ondes de volume pouvant être masquées par des ondes de surface plus énergétiques. A l'échelle continentale, les réseaux de sources étant plus rares, on propose d'appliquer la méthode DFV à des signaux reconstruits par corrélation du bruit sismique ambiant. De la même manière que pour un couple de stations, la corrélation d'enregistrements continus permet d'évaluer la fonction de Green entre deux antennes réceptrices. Cette méthode est appliquée à des données du réseau Transportable Array (USArray) afin de mesurer et cartographier la vitesse de phase des ondes de surface au centre des USA. Enfin à l'échelle globale, une combinaison de plusieurs grands réseaux sismologiques est utilisée pour démontrer que la corrélation d'enregistrements continus, dans la gamme de périodes, 5-100s permet la reconstruction des ondes de volume à des distances télésismiques. Une analyse de la contribution respective du bruit ambiant, d'origine océanique, et des séismes est réalisée. On montre que les arrivées tardives des forts séismes, réverbérées à l'intérieur du globe, contribuent de manière importante à la reconstruction des phases profondes. Les ondes de volume reconstruites à partir du bruit ambiant constituent une nouvelle source d'information, complémentaire aux données issues des séismes, et pouvant être utilisée pour imager notre planète.

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Froment, Berenice. "Utilisation du bruit sismique ambiant dans le suivi temporel de structures géologiques". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648796.

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La technique des corrélations de bruit ambiant est aujourd'hui largement utilisée en sismologie. Elle présente l'avantage essentiel de fournir des données qui ne dépendent pas de l'occurrence des séismes. Cette technique a été utilisée pour imager avec une bonne résolution la croûte dans plusieurs régions du monde. Depuis plus récemment, les corrélations de bruit sont également utilisées pour détecter des variations des propriétés élastiques de la croûte terrestre, et suivre l'évolution temporelle de structures géologiques potentiellement dangereuses. Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté en deux parties principales : 1/ Une étude méthodologique pour améliorer la qualité des mesures sur les corrélations de bruit. La distribution des sources de bruit empêche généralement la reconstruction parfaite de la fonction de Green dans les corrélations de bruit, pouvant introduire des biais dans les mesures basées sur le bruit sismique ambiant. Nous présentons dans ce manuscrit deux approches différentes pour essayer d'éliminer l'influence des sources de bruit dans nos mesures. 2/ Une étude de suivi temporel dans la province du Sichuan (Chine), autour du séisme du Wenchuan (12 mai 2008, Mw = 7.9). Cette application offre des conditions exceptionnelles à une application de suivi temporel, avec l'étude d'un très puissant séisme continental et un très grand nombre de données. Nous nous sommes en particulier intéressés au comportement de la croûte à différentes profondeurs, en réponse au séisme. Nous présentons également une méthode d'inversion pour localiser les variations dans le milieu.

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Froment, Bérénice. "Utilisation du bruit sismique ambiant dans le suivi temporel de structures géologiques". Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENU035/document.

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La technique des corrélations de bruit ambiant est aujourd'hui largement utilisée en sismologie. Elle présente l'avantage essentiel de fournir des données qui ne dépendent pas de l'occurrence des séismes. Cette technique a été utilisée pour imager avec une bonne résolution la croûte dans plusieurs régions du monde. Depuis plus récemment, les corrélations de bruit sont également utilisées pour détecter des variations des propriétés élastiques de la croûte terrestre, et suivre l'évolution temporelle de structures géologiques potentiellement dangereuses. Dans ce contexte, mon travail de thèse a consisté en deux parties principales : 1/ Une étude méthodologique pour améliorer la qualité des mesures sur les corrélations de bruit. La distribution des sources de bruit empêche généralement la reconstruction parfaite de la fonction de Green dans les corrélations de bruit, pouvant introduire des biais dans les mesures basées sur le bruit sismique ambiant. Nous présentons dans ce manuscrit deux approches différentes pour essayer d'éliminer l'influence des sources de bruit dans nos mesures. 2/ Une étude de suivi temporel dans la province du Sichuan (Chine), autour du séisme du Wenchuan (12 mai 2008, Mw = 7.9). Cette application offre des conditions exceptionnelles à une application de suivi temporel, avec l'étude d'un très puissant séisme continental et un très grand nombre de données. Nous nous sommes en particulier intéressés au comportement de la croûte à différentes profondeurs, en réponse au séisme. Nous présentons également une méthode d'inversion pour localiser les variations dans le milieu
The ambient noise correlation technique is now widely used in seismology. It is especially useful since data provided do not depend on the occurrence of earthquakes. This technique has been used to construct high-resolution tomographic images of the crust in various regions of the world. More recently, ambient noise correlations have been used to detect changes in elastic properties of the Earth's crust, and monitor the temporal evolution of potentially dangerous geological structures. In this scientific context, my research work has consisted of two main parts : 1/A methodological study to improve the quality of noise-based measurements. Usually, the distribution of noise sources prevents the exact reconstruction of the Green's function in noise correlations, that may introduce bias in noise-based measurements. We propose here two different approaches that can help in suppressing noise source influence in measurements. 2/A monitoring case study in Sichuan (China), associated with the Wenchuan earthquake (12 May 2008, Mw = 7.9). This case study provides many opportunities, with the study of a great continental earthquake and a large amount of data available. We especially investigated the behavior of the crust at different depths, in response to the Wenchuan earthquake.We also present an inversion method in order to locate variations in the medium

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Chaouch, Olfa. "Tomographie passive des ondes acoustiques : Prédiction et identification à partir du bruit ambiant". Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1035/document.

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Les travaux réalisés se situent dans le cadre de CSI en mode passif. Une méthode d’identification de défauts se basant sur les fonctions d’inter-corrélations a été proposée et a donné naissance à deux critères d’identifications. Le premier est un critère visuel, ce critère est basé sur la superposition des enveloppes des fonctions d’inter-corrélation obtenues par transformée de Hilbert pour deux configurations dont l’une est sans défaut et l’autre est avec défaut. Le deuxième critère est numérique, il s’agit de la moyenne des écarts entre deux enveloppes que l’on appelle CEI. Les performances de ces critères ont été testées premièrement sur une plaque en aluminium en conditions libres, en utilisant une source localisée en espace ayant une intensité non contrôlée. Les résultats de la première expérience ont montré certes la sensibilité de ces critères à l’apparition des défauts, mais également une forte sensibilité aux changements de la position de la source, c’est pour cette raison qu’une deuxième expérience utilisant une source localisée non localisée en espace à été effectuée. Les critères proposés ont d’abords été testé en utilisant un signal sinus mono fréquence comme source, et en utilisant un bruit blanc filtré comme source par la suite. Grâce aux critères proposés, le défaut est certes identifié, néanmoins, il reste à trouver un moyen pour le localiser et pour le caractériser
The work presented is in the domain of SHM. An identification method based on the cross correlations functions between piezoelectric sensors was proposed and gave birth to two criterion of identification. The first is a visual criterion, it is based on the superposition of the envelopes of the cross correlation functions obtained by Hilbert transform for two configurations, the first is a defect free configuration of reference and the other is with defect.The second criterion is numerical; it is the mean of the differences between two envelopes. The performance of these criterions was tested first on an aluminum plate in free edges conditions, using a source located in space; the intensity of this source was not controlled. The results of the first experiment has certainly shown the sensitivity of these criterion to the appearance of defects despite the randomness of the source, but also highly sensitivity to changes in the position of the source was found. In the second experiment a source not localized in space was used, and the plate was in clamped edges conditions. The proposed criterions have been tested using a single frequency sine signal as a source first and using a white noise filtered signal secondly. With the proposed criterion, the defect was certainly identified; however, it remains to find a way to locate and to characterize the defect

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Chehami, Lynda. "Surveillance passive des milieux réverbérants par corrélation de bruit ambiant : application à la localisation de défauts". Thesis, Valenciennes, 2015. http://www.theses.fr/2015VALE0035/document.

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La reconstruction passive des fonctions de Green par corrélation de bruit ambiant suscite aujourd’hui un grand intérêt en contrôle santé intégré (CSI). Dans ce manuscrit, nous proposons une méthode originale reposant sur l’application de cette approche pour détecter et localiser des défauts (fissures, trous, rainures) dans des plaques minces réverbérantes avec un faible nombre de capteurs. Les ondes de flexion qui se propagent sur la plaque sont engendrées soit par un ensemble de sources aléatoirement réparties sur la surface ou un bruit ambiant. Un réseau de capteurs sensibles au déplacement normal permet d’estimer la matrice de corrélations inter-éléments avant et après l’apparition d’un défaut. Un critère d’évaluation de la qualité des corrélations est proposé sous forme d’un niveau de bruit relatif entre les résidus de reconstruction et les fonctions de Green. La matrice différentielle de corrélations avant et après défaut est utilisée pour l’imagerie de défaut. En dépit de la reconstruction imparfaite des réponses impulsionnelles, la technique proposée s’avère comparable aux méthodes actives avec une excellente résolution. On a proposé ensuite une extension de la méthode passive par corrélation de champs pour l’identification des zones de bruit. Un filtrage basé sur la technique de décomposition en valeurs singulières (DORT) est tout particulièrement utilisé pour améliorer les images de localisation. Des sources acoustiques secondaires ont été développées pour la translation du bruit ambiant basses fréquences en composantes hautes fréquences, utilisées pour localiser des défauts dans des plaques. Enfin, on a montré que ce type de méthode pourrait être également utilisé pour caractériser un défaut dans une structure réverbérante, en particulier, il a été souligné que l’intensité des images de localisation obtenues est liée à la section de diffusion de celui-ci
Green’s functions retrieval from ambient noise correlation has recently drawn a new interest in structural health monitoring. In this manuscript, we propose an original method based on this approach to detect and locate defects (cracks, holes, grooves) in a reverberant thin plate with a limited number of sensors. Flexural waves that propagate on the plate are generated by either a set of sources distributed randomly on the surface or an ambient noise. Covariance matrices are estimated from the sparse array after damage and compared to baseline-correlation matrix recorded from the healthy plate. An evaluation criterion has developed in the form of relative noise level to predict the quality of the GF reconstruction. The differential correlation matrix w/o defect is used to localize the defect. We have shown numerically and experimentally that this technique is exploitable for defect detection and localization, despite a non-perfect estimation of the GF. We have also proposed a passive technique to identify the regions of noise. A filtering technique based on the singular value decomposition is shown to improve the detection. A secondary acoustic sources have been developped to harvesting the LF ambient noise to HF field, used to localize defects in platelike structures. Finally, it was shown that such method could also be used to characterize a defect in a reverberant structure, in particular, it has been drawn that the obtained images intensity is related to the defect cross-section

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Hourany, Karl. "Contribution à l'exploitation du bruit ambiant pour le contrôle santé intégré passif des barres et des tubes". Thesis, Valenciennes, 2015. http://www.theses.fr/2015VALE0039/document.

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Les travaux présentés dans ce manuscrit sont basés sur des études précédentes réalisées à l’Institut d’Électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) de l’Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis (UVHC). Ils concernent le développement d’un système de surveillance embarqué destiné au contrôle des matériaux et des structures utilisés dans différents domaines de transport (fluidique, tubulaire, aéronautique, ferroviaire…). Il s’agit du principe de Contrôle Santé Intégré CSI (ou SHM en anglais pour Structural Health Monitoring). L’idée est d’intégrer des capteurs sur les surfaces des structures à contrôler pour aboutir à un système de contrôle non destructif de ces dernières durant la totalité de leurs fonctionnements. Tout d’abord, les travaux réalisés à l’IEMN dans ce domaine sont illustrés, quelques définitions comme celles des ondes ultrasonores, du Contrôle Non Destructif et du Contrôle Santé Intégré sont rappelées, avant d’aborder l’explication du passage d’un contrôle actif à un contrôle passif. Dans un deuxième temps, un algorithme de comparaison d’images basé sur les minimums locaux présents dans ces images a été proposé et testé sur des images simples de seize pixels, et a permis de tester le degré de ressemblance entre elles. L’explication de l’algorithme développé est divisée en deux grandes parties. Dans la première nous expliquons comment extraire les minimums locaux d’une image. La deuxième partie expose la procédure pour déterminer le taux de ressemblance entre les images. La simulation de la propagation d’un signal dans une plaque réverbérante et l’obtention des images temps-fréquence correspondantes à des corrélations filtrées (autocorrélation) ont été décrites. L’algorithme proposé a été validé sur ces images, permettant ainsi la localisation d’une position inconnue de la source
The works presented in this manuscript are based on previous studies conducted at the Institute of Electronics Microelectronics and Nanotechnology of the University of Valenciennes and Hainaut Cambrésis. They concern the development of an embedded monitoring system for the control of materials and structures used in different transport domains (pipeline, aerospace, railway ...). This is the Structural Health-Monitoring principle. The idea is to integrate sensors into the surfaces of the controlled structures in order to achieve a non-destructive control system for the control of the latter during their entire lifetime. First the work done at the laboratory in this domain, are illustrated, some definitions such as ultrasonic waves, the Non Destructive Testing and the Structural Health Monitoring are recalled, to switch later to the explanation of the passage from an active control to a passive control. In a second step, an images comparison algorithm based on the local minima present in these images has been proposed and tested on simple images of sixteen pixels and was used to test the degree of resemblance between them. The explanation of the developed algorithm is divided into two parts. In the first one, we explain how to extract the local minima of an image. The second part describes the procedure for determining the rate of resemblance between the images. The simulation of the propagation of a signal in a reverberant plate and the obtaining of the frequency time images corresponding to filtered correlation (autocorrelation) has been described. The algorithm was validated on those images allowing the localization of an unknown source position

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Li, Lei. "Reconstruction des ondes de volume par corrélation du bruit ambiant : vers l'imagerie passive de la Terre profonde". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU023/document.

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Ce travail vise à améliorer la compréhension des signaux sismiques dérivés des fonctions de corrélation inter-récepteur du bruit sismique, ce qui est critique pour une imagerie fiable de la Terre profonde basée sur le bruit. La thèse comprend sept chapitres. Le chapitre 1 introduit les connaissances de base sur le bruit sismique, de la terminologie à ses origines diverses. Le chapitre 2 fournit une vue d'ensemble de la littérature sur l'historique et le développement de la méthode récente de corrélation de bruit, et passe en revue diverses techniques pour le prétraitement des données de bruit sismique et le post-traitement des fonctions de corrélation de bruit. Des méthodes de traitement du bruit basées sur les statistiques et un schéma modifié pour calculer la fonction de corrélation sont développés dans ce chapitre. Le chapitre 3 propose plusieurs techniques basées sur la transformée de Radon pour mesurer les lenteurs des champs d'ondes corrélés et analyser en termes de phases sismiques les signaux dérivés du bruit. Le chapitre 4 montre que les ondes de volume sondant la Terre profonde peuvent être extraites des corrélations de bruit à des distances télésismiques, avec des enregistrements de bruit provenant de deux réseaux sismiques régionaux. Le chapitre 5 applique les techniques proposées au chapitre 3 aux corrélations de bruit entre deux réseaux calculées au chapitre 4, et permet de comprendre l’origine de la phase précoce non-physique observée dans les données. Le chapitre 6 discute des conditions dans lesquelles apparaissent des phases sans correspondance dans la réponse physique de la Terre qui peuvent fausser les analyses des structures profondes basées sur le bruit.. Le dernier chapitre fournit un résumé sur les contributions de cette thèse et une perspective de plusieurs travaux soit en cours soit envisagés pour le futur
This work aims toward an improved understanding of the seismic signals derived from the inter-receiver correlation functions of seismic noise, which is valuable and critical for a reliable noise-based deep Earth imaging. The thesis consists of seven chapters. Chapter 1 introduces background knowledge on seismic noise, from its classifications to various origins. Chapter 2 provides a literature overview on the history and development of the emerging noise correlation method, and reviews various techniques for the pre-processing of seismic noise data and post-processing of noise correlation functions. Statistics-based noise processing methods and a modified scheme for computing correlation function are developed in this chapter. Chapter 3 proposes several Radon-based techniques to analyze the slownesses of correlated wavefields and to unveil the origin of noise-derived seismic signals. Chapter 4 shows that body waves penetrating into deep Earth can be extracted from noise correlations at teleseismic distances, with noise records from two regional seismic networks. Chapter 5 applies the techniques proposed in chapter 3 to the double-array nose correlations computed in chapter 4, and accordingly reveals the origin of an early spurious phase observed in chapter 4. Chapter 6 discusses several situations that bring ambiguities into the noise-derived seismic signals and can potentially bias the noise-based imaging of subsurface structure. The last chapter provides a summarization over the contributions of this thesis and an outlook of several ongoing and prospected works

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Malassingne, Christophe. "Etude d'un système radar sol pour des applications volcanologiques". Toulouse 3, 2000. http://www.theses.fr/2000TOU30191.

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Pujol, Sophie. "Le bruit environnemental en milieu urbain : exposition d'une population d'enfants et performances scolaires". Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA3018/document.

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La relation entre exposition sonore environnementale et performance scolaire a été étudiée auprès des 900 élèves scolarisés en CE2 en 2006-2007 dans les écoles publiques de la ville de Besançon (120 000 habitants). Un questionnaire, complété par les familles de 724 élèves a permis de localiser les habitations et recueillir les facteurs associés à leur réussite ou échec scolaire.L'exposition sonore de cette population a été évaluée par deux approches complémentaires : une campagne de mesure, conduite au domicile de 44 enfants pendant 8 jours consécutifs (niveaux sonores intra- et extra-domiciliaires) ; une carte stratégique de bruit, à l'échelle de la ville (niveaux sonores en façade des écoles et du domicile de chacun des élèves). Ces niveaux sonores ont été confrontés aux résultats obtenus lors des évaluations diagnostiques de l'Education nationale, organisées à l'entrée en CE2, à l'aide de modèles de régressions linéaires multi-niveaux. Un lien significatif entre niveau d'exposition sonore en façade de l'école et baisse des scores obtenus en français et mathématiques a été mis en évidence, y compris après ajustement sur les facteurs de confusion. La tendance est similaire entre niveau sonore en façade du domicile et score en français, bien qu'en limite de signification après ajustement sur les cofacteurs.Ce travail s'inscrit dans une démarche pluridisciplinaire d'évaluation du risque environnemental, avec un accent particulier porté sur l'évaluation de l'exposition. L'évaluation de l'impact des nuisances sonores sur la santé est d'autant plus importante que l'exposition sonore environnementale concerne une large part de la population, en Europe et dans le monde
The aim of this thesis was to quantify children's exposure to environmental ambient noise at home and at school and to assess the relation between noise exposure and school performance of 8-9 year-old-schoolchildren. This study was conducted among the 900 children living in a 120, 000 inhabitants city and attending one of the 35 public primary schools in key stage 2, year 4 in 2006-2007. Questionnaires were distributed to the families to locate the children's home and collect data on potential confounding factors associated with school achievement or failure. These questionnaires were completed by 724 families living in the city.A noise measurement campaign was performed at the residence of 44 randomly sampled schoolchildren (outdoor and indoor noise levels during one week) and a strategic noise map was built at the city scale to calculate the outdoor environmental ambient noise levels at home and at school. These noise levels were compared with the children's school performance at the national standardised assessment test in French and mathematics. A linear exposure-effect relation between noise exposure at school and impaired Mathematics score was found after adjustment for confounding factors. Furthermore, both the ambient noise exposure at school and at home individually considered were found to be associated with an impaired children French performance.This study mainly focused on the assessment of the noise exposure in an urban area. The magnitude of the effect we observed on school performance may seem to be modest, but, when considering the number of people potentially chronically exposed to similar environmental noise levels, this effect may be of importance

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Lazrek, Mohamed. "Contribution à l'étude de la speckle interférométrie multi-spectrale : application à la photosphère solaire". Nice, 1985. http://www.theses.fr/1985NICE4066.

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Étude à haute résolution spatiale et spectrale de la photosphère solaire par utilisation des techniques de la speckle interférométrie classique et différentielle. On décrit l'expérience tentée au télescope Coudé Patry de Nice, devant permettre la mesure précise de la profondeur de formation d'un rai photosphérique par rapport au continu voisin. Les premiers tests ont montré la validité du principe mais des pannes n'ont pas permis l'obtention de résultats scientifiques nouveaux. Étude théorique des effets de décorrélation des speckles en fonction de la longueur d'onde, se traduisant par une chute de la fonction de transfert instrument-atmosphère en régime multi spectral. L'étude du rapport signal bruit montre qu'on a intérêt à utiliser la plus grande bande passante en longueur d'onde, voire a travailler en lumière blanche

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DUPUIS, HELENE. "Etude des parametres geophysiques de l'interface ocean-atmosphere a l'aide de mesures de bruit ambiant sous-marin a partir d'un hydrophone". Paris 7, 1992. http://www.theses.fr/1992PA077239.

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Le bruit ambiant sous-marin, enregistre a partir d'un hydrophone, permet l'estimation de parametres geophysiques de l'interface ocean/atmosphere tels que la vitesse moyenne du vent ou sa vitesse de frottement et la densite moyenne de vagues deferlantes a la surface de l'eau. Differents sites experimentaux ont fait l'objet d'etudes, que ce soit en eau tres peu profonde (etang), intermediaire (zone cotiere) ou profonde (mediterranee). La definition des conditions experimentales doit etre concue de maniere a eviter la contamination du bruit ambiant lie a l'agitation de la surface par d'autres sources acoustiques telles que les bateaux et la faune aquatique. Les donnees de ces differentes experiences ont tout d'abord permis de verifier les hypotheses du modele de propagation acoustique sous-marine developpe afin de simuler le bruit ambiant sous-marin. Grace a ce modele, il est possible d'estimer les caracteristiques du bruit sous-marin en fonction des conditions de mesure, telles que la profondeur d'immersion de l'hydrophone, celle du fond sous-marin, les caracteristiques de ce fond et la frequence acoustique consideree. On peut en particulier etablir la valeur du rayon d'ecoute de la mesure, equivalent au rayon du disque de la surface d'ou est emise la quasi-totalite du bruit recu par l'hydrophone. Il est ainsi possible de definir la representativite de l'echelle spatiale d'estimation des parametres de surface. Une etude approfondie a ete menee par verifier la relation statistique entre le bruit et le vent pour l'experience en etang. On a ainsi pu montrer que la correlation etait bonne pour des echelles de temps tres courtes (<1 mn). De plus, le parametre defini par l'acceleration du vent semble aussi intervenir et sa prise en compte pourrait encore ameliorer la relation statistique. En ce qui concerne la repartition des zones de deferlement a la surface, le modele permet de definir a la fois l'evolution de la densite de vagues deferlantes et celle des dimensions moyennes des nuages de bulles en fonction des conditions de vent. Pour l'experience en etang pendant laquelle la vitesse du vent a varie entre 0 et 6 m/s, aucune variation de la dimension des zones de deferlement n'a ete observee. Il en resulte que la densite des vagues deferlantes est proportionnelle a la vitesse du vent au carre. Pour estimer ces parametres, il est preferable que le rayon d'ecoute soit relativement important par rapport a la longueur d'onde des vagues dominantes (>>100 m). Par contre, lorsque le rayon d'ecoute est relativement faible, il est possible d'etudier le degre d'organisation du champ de vagues et le processus de repetition du deferlement lie aux ondes de groupes des vagues

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Le, Breton Mathieu. "Suivi temporel d'un glissement de terrain à l'aide d'étiquettes RFID passives, couplé à l'observation de pluviométrie et de bruit sismique ambiant". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU013.

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La surveillance d’un glissement de terrain vise à anticiper sa rupture pour réduire le risque d’accident. Elle s'opère généralement en mesurant les déplacements du sol. Ce travail propose une nouvelle technique de mesure de déplacement de glissements, flexible et à bas coût, basée sur l’utilisation d’étiquettes d’identification radiofréquence (RFID). La méthode de localisation d’étiquettes par différence de phase à 866 MHz est explorée en conditions extérieures et sur de longues durées. Cette étude a montré une détérioration de la mesure causée par les variations de température, d’humidité, de neige et de végétation. Après application de corrections, la précision de mesure a été améliorée, passant de ±20 cm à ±1 cm en conditions extérieures courantes. Cette technique fonctionne également en conditions neigeuses et en présence d’herbes hautes, mais avec une incertitude de mesure plus élevée (±8 et 4 cm respectivement). Ces erreurs de mesure sont provoquées par des effets de propagation, d’interférence multitrajets, et de per-turbations à proximité des antennes. Un système de mesure en continu a été déployé sur le glissement de terrain de Pont-Bourquin, en Suisse, pendant cinq mois. Ce dispositif a validé l’efficacité de la technique en conditions réelles. De plus, la mesure résiste bien aux intempéries et le dispositif demande peu de maintenance, en comparaison avec les techniques conven-tionnelles (extensomètre, GPS, station totale).Deux méthodes de mesure complémentaires aux déplacements ont ensuite été étudiées. La méthode de corrélation de vibrations ambiantes est prometteuse, mais n’a pas encore été utilisée en surveillance opérationnelle. Une étude bibliographique souligne plusieurs verrous à lever, tels que la correction des variations saisonnières et journalières, l’augmentation de la résolution temporelle, et le choix des paramètres de traitement adaptés au site surveillé. La méthode qui consiste à inverser une fonction de transfert entre des données de pluie et de déplacements est ensuite étudiée. Une inversion haute résolution de cette fonction est proposée. Elle permet d’identifier des comportements hydrologiques complexes (ex : infiltration à deux vitesses sur le site de Pont-Bourquin) et de mesurer leur évolution. Les avancées de cette thèse vont permettre d’améliorer la surveillance opérationnelle tout en réduisant son coût, répondant aux besoins des collectivités territoriales
Landslide early-warning systems are based primarily on monitoring the displacement of the landslide. This work develops a new technique for monitoring these displacements, using radio-frequency identification (RFID) passive tags and phase-based location technique. This technique is deployed for the first time outdoors and for several months. Outdoor conditions revealed strong environmental influences due to temperature variations, moisture, snow and vegetation. These can cause a ±20 cm measurement uncertainty over a year, which is too large for landslide monitoring applications. The correction of these effects allows reaching the accuracy of ±1 cm under normal conditions, ±8 cm with snow and ±4 cm with dense high grass. The remaining effects due to snow and grass are explained by the influence of this material on the direct propagation, on the multipath interferences and on the antennas. This measurement system has been deployed on the Pont-Bourquin landslide for five months. The results validate the technique for landslide monitoring applications. The technique also shows the operational benefits of robustness to bad weather, easy maintenance and low-cost material, compared to conventional techniques (extensometer, GPS, total station).This thesis then studies two complementary monitoring methods that had recently been shown to provide precursors to landslide rupture. First, ambient seismic noise interferometry is used to detect a drop of shear-wave velocity prior to a rupture. The seismic method was studied in the literature to identify what must be developed to use this technique in an operational early-warning system. It requires getting rid of daily and seasonal environmental influences, choosing the processing parameters appropriate to the monitored landslide, and improving the temporal resolution below one day while keeping a stable enough signal. The other method consists of inverting an impulse response between rainfall and displacement rate, with a high resolution. It can shed light on complex infiltration processes (e.g. infiltration with two different delays at Pont-Bourquin) and detect their abnormal evolution across time. These developments should improve landslide operational monitoring with a low budget

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Kazantsev, Alexandre. "Perturbations d'amplitude du bruit ambiant au droit des hétérogéneités : étude de faisabilité pour l'exploration et la surveillance de réservoirs multi-fluide". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM075/document.

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L'objet de cette thèse est l'étude des possibles mécanismes élastiques expliquant l'amplification du bruit ambiant au droit de certains réservoirs multi-phasiques. Trois jeux de données sont traités. La signature spectrale observée d'un réservoir de vapeur géothermique est différente de celle d'un stockage de gaz. Dans une approche empirique, un algorithme de classification permet d'extraire et de cartographier les anomalies que l'on présume liées au réservoir. Un travail de modélisation est effectué pour tenter d'expliquer les anomalies mesurées. Dans les données réelles, une forte présence de modes supérieurs d'ondes de Rayleigh est détectée. On modélise numériquement en 2D la propagation de ces modes à travers un réservoir placé au sein d'une structure géologique réaliste. La réponse simulée du réservoir se révèle trop faible par rapport aux observations de terrain. Néanmoins, on parvient à inverser les faibles perturbations d'amplitude synthétiques pour la position du réservoir, dans des modèles de référence simples. Cette méthode pourrait être utilisable pour l'imagerie à partir de faibles variations d'amplitudes dans le cadre du monitoring. Pour ce qui est de fortes anomalies observées sur le terrain , il est à noter que les effets visco-élastiques, les effets 3D, et les effets liés à un éventuel champ incident diffus n'ont pas été pris en compte dans la modélisation. Ainsi ce travail n'exclut pas la possibilité de telles anomalies liées à la présence d'un réservoir
This PhD work investigates the possible elastic mechanisms behind the ambient noise amplification above multi-phase fluid reservoirs. Three datasets are analysed above different reservoirs. The observed spectral signature is different in the gas storage and geothermal contexts. A non-supervised algorithm for amplitude spectrum classification is developed, allowing to extract and map the relevant attributes of a multi-phase fluid presence. As a first modelling step, a wavefield characterisation methodology is applied to determine the composition of the ambient noise. It reveals the presence of strong Rayleigh overtones. Numerical 2D elastic modelling is used to simulate the propagation of overtones across a reservoir within a realistic geological structure. The modelled reservoir response is too small compared to the real data. However, the small amplitude perturbations arising in the numerical simulations are successfully inverted for the position of the reservoir, in simple background models. The developed method could in theory be used for imaging small time-lapse amplitude variations (monitoring), despite the obstacles remaining to be overcome before a real-data application. Neither visco-elastic nor 3D effects are adressed. Thus this work does not exclude the possibility of strong reservoir-specific spectral anomalies

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Kazantsev, Alexandre. "Perturbations d'amplitude du bruit ambiant au droit des hétérogéneités : étude de faisabilité pour l'exploration et la surveillance de réservoirs multi-fluide". Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM075.

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L'objet de cette thèse est l'étude des possibles mécanismes élastiques expliquant l'amplification du bruit ambiant au droit de certains réservoirs multi-phasiques. Trois jeux de données sont traités. La signature spectrale observée d'un réservoir de vapeur géothermique est différente de celle d'un stockage de gaz. Dans une approche empirique, un algorithme de classification permet d'extraire et de cartographier les anomalies que l'on présume liées au réservoir. Un travail de modélisation est effectué pour tenter d'expliquer les anomalies mesurées. Dans les données réelles, une forte présence de modes supérieurs d'ondes de Rayleigh est détectée. On modélise numériquement en 2D la propagation de ces modes à travers un réservoir placé au sein d'une structure géologique réaliste. La réponse simulée du réservoir se révèle trop faible par rapport aux observations de terrain. Néanmoins, on parvient à inverser les faibles perturbations d'amplitude synthétiques pour la position du réservoir, dans des modèles de référence simples. Cette méthode pourrait être utilisable pour l'imagerie à partir de faibles variations d'amplitudes dans le cadre du monitoring. Pour ce qui est de fortes anomalies observées sur le terrain , il est à noter que les effets visco-élastiques, les effets 3D, et les effets liés à un éventuel champ incident diffus n'ont pas été pris en compte dans la modélisation. Ainsi ce travail n'exclut pas la possibilité de telles anomalies liées à la présence d'un réservoir
This PhD work investigates the possible elastic mechanisms behind the ambient noise amplification above multi-phase fluid reservoirs. Three datasets are analysed above different reservoirs. The observed spectral signature is different in the gas storage and geothermal contexts. A non-supervised algorithm for amplitude spectrum classification is developed, allowing to extract and map the relevant attributes of a multi-phase fluid presence. As a first modelling step, a wavefield characterisation methodology is applied to determine the composition of the ambient noise. It reveals the presence of strong Rayleigh overtones. Numerical 2D elastic modelling is used to simulate the propagation of overtones across a reservoir within a realistic geological structure. The modelled reservoir response is too small compared to the real data. However, the small amplitude perturbations arising in the numerical simulations are successfully inverted for the position of the reservoir, in simple background models. The developed method could in theory be used for imaging small time-lapse amplitude variations (monitoring), despite the obstacles remaining to be overcome before a real-data application. Neither visco-elastic nor 3D effects are adressed. Thus this work does not exclude the possibility of strong reservoir-specific spectral anomalies

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Azzola, Jérôme. "Suivi géophysique non conventionnel des réservoirs géothermiques profonds". Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAH005.

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Une technique émergente pour une surveillance géophysique continue et peu coûteuse des structures géologiques telles que les EGS est la corrélation du bruit sismique ambiant. Ces méthodes permettent de surveiller d'infimes changements survenant dans le milieu en étudiant l'évolution de la partie tardive des enregistrements sismiques par interférométrie d'ondes de « coda » (CWI). Cependant, un lien entre les processus physiques impliqués dans l'évolution du milieu et les changements quantifiés par CWI n'a pas encore été clairement décrit. Notre approche est basée sur le développement d'un schéma numérique qui permet d'étudier la signature sur les mesures CWI de la déformation élastique du milieu de propagation. En identifiant la contribution directe de la déformation géométrique du milieu et en comparant cet effet avec celui lié aux changements de vitesses sismiques, notre approche contribue à l'interprétation de ces mesures interférométriques. Le modèle numérique proposé pour étudier l'influence de déformations de réservoir sur les mesures de CWI ouvre de nouvelles perspectives pour appliquer ces approches à la surveillance des réservoirs profonds
One emerging technique for a continuous geophysical monitoring of geological structures such as EGS is the correlation of ambient seismic noise. Such methods make it possible to monitor minute changes by studying the evolution of the late part of seismic recordings by "coda" wave interferometry (CWI). However, a clear connection between the physical processes involved in the evolution of the medium and the changes quantified by CWI has not yet been clearly described. Our approach is based on the development of a numerical scheme which enables to study the signature on CWI measurements of the elastic deformation of the propagation medium. By identifying the direct contribution of the geometrical deformation of the medium and comparing this effect with that related to changes in seismic velocities, our approach contributes to the interpretation of these interferometric measurements. The numerical model proposed to study the influence of reservoir deformations on CWI measurements opens perspectives for the application of such approaches to the monitoring of deep reservoirs

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Brives, Jacques. "Tomographie des Pyrénées par corrélation de bruit d'ordre supérieur. Application multi-échelle". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALU030.

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Imager les structures en profondeur de la chaîne des Pyrénées est un sujet d’étude de longue date ayant pour but à la fois de mieux connaître les processus géodynamiques responsable de sa genèse, mais aussi de nous permettre d’améliorer la prévention des risques sismiques associés à la dynamique de ces structures. L’objectif de cette étude est d’utiliser la tomographie de bruit sismique ambiant pour obtenir des images 3D de la région Pyrénéenne à deux échelles différentes. Premièrement, à l’échelle crustale, afin de contraindre les grandes structures en profondeur de l’orogène et leurs continuités dans l’espace. Deuxièmement, à l’échelle d’un bassin sédimentaire caractéristique de l’histoire géologique complexe des Pyrénées, le bassin de Mauléon-Arzacq situé au Nord-Ouest de la chaîne.Nous allons ici utiliser la méthode de corrélation du bruit sismique ambiant (notée C1) qui est un moyen efficace pour retrouver les temps de propagation des ondes de surface entre une paire de sismomètre. Cette méthode est maintenant largement utilisée pour la tomographie sismique et la surveillance temporelle de structures sismogènes. Dans cette étude, nous poussons plus loin cette méthode de corrélation de bruit et proposons deux méthodologies innovantes appelées corrélations d'ordre supérieur (C2 et C3), correspondant à des itérations de corrélations de bruit. Ces méthodes nous permettent d'améliorer à la fois la qualité et la quantité des mesures de dispersion des ondes de surface entre les paires de stations synchrones, mais aussi asynchrones, c’est-à-dire qui n’ont pas fonctionné en même temps. En utilisant ces méthodes innovantes, nous avons amélioré considérablement la couverture spatiale des modèles à l'intérieur et autour des Pyrénées.Par la suite, en utilisant un schéma d'inversion probabiliste bayésien, nous avons obtenu deux nouveaux modèles haute résolution de vitesse des ondes de cisaillement, incluant aussi les densités de probabilité des limites de couches (ou interfaces sismiques).À grande échelle, le modèle crustale Pyrénéen montre une subduction de la plaque ibérique sous la plaque eurasienne dans la partie Ouest des Pyrénées qui disparaît dans la partie Est. L’utilisation de corrélation d’ordre supérieur a permis de l’étendre au golfe de Gascogne et a permis d'imager ses structures pour la première fois dans un modèle Vs de cette échelle. En particulier, nous avons pu imager des anomalies de vitesses rapides qui se trouvent proche de la surface aux niveaux des anomalies gravimétriques de Mauléon et de Saint-Gaudens. Ce résultat apporte un élément supplémentaire pour répondre à l'une des grandes questions latentes des Pyrénées, à savoir la source de ces anomalies gravimétriques. Ces résultats confortent l'hypothèse qu’elles sont causées par la présence d'écailles de matériel dense proche de la surface.À plus petite échelle, le modèle du bassin de Mauléon-Arzacq a permis de révéler en détail la structure en profondeur de leur substratum mais aussi d'imager la limite nette que forme le Chevauchement Frontal Nord Pyrénéen entre ces deux bassins
Imaging the structures in depth of the Pyrenees mountain range is a long-standing subject of study with the aim both of gaining a better understanding of the geodynamic processes responsible for its genesis, and also of enabling us to improve the prevention of seismic risks associated with the dynamics of these structures. The objective of this study is to use ambient seismic noise tomography to obtain 3D images of the Pyrenean region at two different scales. Firstly, at the crustal scale, in order to constrain the large structures in depth of the orogen and their continuities in space. Secondly, on the scale of a sedimentary basin characteristic of the complex geological history of the Pyrenees, the Mauléon-Arzacq basin located in the north-west of the chain.Here we will use the method of correlation of the ambient seismic noise (noted C1) which is an efficient way to retrieve the propagation times of surface waves between a pair of seismometers. This method is now widely used for seismic tomography and temporal monitoring of seismogenic structures. In this study, we further develop this noise correlation method and propose two innovative methodologies called high order correlations (C2 and C3), corresponding to iterations of noise correlations. These methods allow us to improve both the quality and the quantity of surface wave dispersion measurements between pairs of synchronous, but also asynchronous, i.e. not operating at the same time. By using these innovative methods, we have considerably improved the spatial coverage of the models in and around the Pyrenees.Subsequently, using a Bayesian probabilistic inversion scheme, we obtained two new high-resolution models of shear wave velocities, also including the probability densities of the layer boundaries (or seismic interfaces).At large scale, the Pyrenean crustal model shows a subduction of the Iberian plate under the Eurasian plate in the western part of the Pyrenees which disappears in the eastern part. The use of higher-order correlation has made it possible to extend it to the Bay of Biscay and has made it possible to image its structures for the first time in a Vs model of this scale. In particular, we have been able to image fast velocity anomalies that lie close to the surface at the levels of the Mauléon and Saint-Gaudens gravimetric anomalies. This result brings an additional element to answer one of the great latent questions of the Pyrenees, namely the source of these gravimetric anomalies. These results confirm the hypothesis that they are caused by the presence of scales of dense material close to the surface.On a smaller scale, the model of the Mauléon-Arzacq basin allowed to reveal in detail the deep structure of their substratum but also to image the clear limit formed by the North Pyrenean Frontal Overlap between these two basins

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Ruet, Laurent. "Active control and sensor noise filtering duality : application to Advanced LIGO suspensions". Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0001/these.pdf.

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The study relates to the active control of the suspensions for Advanced LIGO. LIGO is an American project which goal is the detection of gravitational waves, predicted by Einstein. In order to detect these waves, the seismic noise must be attenuated by a factor of several billions. The last stage of the seismic isolation system is a pendulum filtering the seismic noise at high frequencies. This pendulum has large resonances at low frequencies which are damped by active control. However, this control also re-injects the sensor noise and deteriorates the performances of the pendulum. The challenge is to conceive a control loop that damps resonances while minimizing the re-injection of the sensor noise at high frequencies. The association of a modal control and a state estimator is studied to this end. Simulations are checked in experiments by using a method making it possible to measure vibrations of about 10-9m
L'étude présentée porte sur le contrôle actif des supensions pour Advanced LIGO. LIGO est un projet américain ayant pour but la détection d'ondes gravitationnelles, prédites par Einstein. Afin de mesurer ces ondes, le bruit sismique dot être atténué par un facteur de plusieurs milliards. Le dernier étage du système d'isolation sismique est un pendule filtrant le bruit sismique à hautes fréquences. Ce pendule présente d'importantes résonances à basses fréquences qui sont amorties par contrôle actif. Toutefois, ce contrôle re-injecte le bruit de mesure et détériore les performances d'isolation du pendule. La problématique est donc de concevoir une boucle de contrôle qui amortie les résonances tout en minimisant la réinjection du bruit de mesure à hautes fréquences. L'association d'un contrôle modal et d'un estimateur d'état est étudiée dans ce but. Les simulations sont vérifiées expérimentalement en utilisant une méthode permettant de mesurer des vibrations de l'ordre de 10-9m

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Sadoudi, Laïd. "Étude et développement d'une plateforme de communication pour les réseaux de capteurs acoustiques sans fil : application au contrôle-santé des rails par corrélation du bruit ambiant". Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0018/document.

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Le Contrôle-Santé Intégré (CSI) réduit les besoins d’inspections humaines grâce à une surveillance automatisée, réduit les coûts de maintenance grâce à la détection précoce des anomalies avant qu’elles ne dégénèrent et améliore la sécurité ainsi que la fiabilité des services. L’objectif de cette thèse est de concevoir une plateforme de communication sans fil pour le CSI des structures ferroviaires. Le principe de contrôle repose sur la reconstruction des réponses impulsionnelles (fonctions de Green) par corrélation de bruit aléatoire se propageant dans le milieu. Durant ces travaux, nous avons éprouvé expérimentalement la relation entre les réponses actives expérimentales et une version post-traitée des fonctions de corrélation de bruit dans un contexte ferroviaire. Ainsi, nous avons démontré l’applicabilité des fonctions de corrélation pour la détection d’un défaut local sur un rail. Ensuite, nous avons réalisé une étude expérimentale comparative sur la caractérisation d’une transmission ZigBee en termes d’atténuation et de portée dans plusieurs environnements. Dans l’environnement ferroviaire sous test, nous avons démontré l’adéquation avec la portée d’une transmission ZigBee mono-saut (dans un rayon de 76m). Une solution de synchronisation des capteurs lors du prélèvement du signal basée sur la norme IEEE 802.15.4 a été proposée et validée par une campagne de mesures. Il a été démontré que cette approche offre une précision de l’ordre de quelques centaines de nanosecondes. Un prototype-plateforme de communication sans fil basé sur la technologie ZigBee/IEEE 802.15.4 a été mis en place et déployé sur un échantillon de rail. Cette solution a permis de valider les performances de cette plateforme, une fois les données récoltées par les transducteurs, ces informations sont transmises par un lien ZigBee vers une station de base où des algorithmes de détection leurs sont appliqués
Structural Health Monitoring (SHM) reduces human inspection requirements through automated monitoring, reduces maintenance costs by early detection of defects before they escalate, and improves safety and reliability of services. The work presented in this thesis aims to design a wireless communication platform for railway structures health monitoring. The control principle is based on the reconstruction of impulse responses (Green’s functions) by correlation of random noise propagated in the medium. In this work, direct comparison between an active emission-reception response and the estimated noise correlation function has confirmed the validity of the equivalence relation between them. Thus, we have demonstrated the applicability of the correlation functions for local defect detection in a rail. Then, we conducted an experimental study on the characterization of a ZigBee transmission in terms of path loss and communication range in multiple environments. In the railway environment under test, we showed the adequacy with the range of a ZigBee single-hop transmission (within a radius of 76m). Furthermore, a flexible solution for sensors synchronization during the sampling process, based on IEEE 802.15.4 standard was proposed and validated by a measurement campaign. It has been demonstrated that this approach provides a precision of a few hundred nanoseconds. A wireless communication-platform prototype based on the ZigBee/IEEE 802.15.4 technology has been implemented and deployed on a rail sample. This solution enabled the validation of the platform performances, once the data collected by the transducers, the information is transmitted by a ZigBee link to a base station where detection algorithms are applied

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Perron, Vincent. "Apport des enregistrements de séismes et de bruit de fond pour l'évaluation site-spécifique de l'aléa sismique en zone de sismicité faible à modérée". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU020.

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Les effets de site peuvent augmenter fortement la durée et l’amplitude des sollicitations sismiques imposées aux structures. Les effets de site 2D-3D induisent des amplifications sur une large bande de fréquence qui ne peuvent pas être simulées numériquement jusqu’à haute fréquence (>2-4 Hz) du fait de la limite de résolution des connaissances géologiques, géophysiques et/ou géotechniques du sous-sol. Les évaluations empiriques des effets de site sont donc indispensables pour pouvoir observer ce phénomène complexe de façon fiable jusqu’à haute fréquence. De telles évaluations nécessitent l'enregistrement de bonne qualité de nombreux séismes ce qui rend leur obtention rapide difficile dans les régions faiblement actives.Ce travail présente une analyse comparative de ces évaluations empiriques sur deux sites très différents, l’un en contexte sismique modéré (Provence, France) et l’autre en contexte très actif (Céphalonie, Grèce). Sur le site provençal, 500 séismes ont pu être enregistrés en l’espace de 2½ ans grâce à l’utilisation de vélocimètres. Une mesure du paramètre d’atténuation de site k_0 a ainsi pu être réalisée via l’analyse des spectres en accélération (k_(0_AS)) et en déplacement (k_(0_DS)). La mesure de k_0 n’est relativement fiable que sur les sites au rocher du fait des amplifications de site au sédiment. La méthode des rapports spectraux sismique (SSR) permet l’évaluation des effets de site relatif à partir des nombreux enregistrements de mouvement faible. Les résultats montrent une forte variabilité épistémique attribuable à l’éclairage induit par la position de la source sismique vis-à-vis du bassin. Ainsi, une estimation fiable de la réponse des sites est possible à partir de quelques évènements seulement dans le cas 1D, mais nécessite un nombre beaucoup plus important de séismes répartis de façon homogène autour du site dans les cas 2D-3D. Les résultats SSR moyens sont ensuite comparés à ceux issus des méthodes utilisant le bruit ambiant. Conformément aux attentes, la méthode des rapports spectraux H/V (HVSR) ne permet que de caractériser la fréquence fondamentale pour certains sites. À l’inverse, la méthode SSR appliquée au bruit ambiant (SSRn) montre des résultats très comparables à ceux de la méthode SSR jusqu’à haute fréquence à la condition que le site de référence soit pris dans le bassin sédimentaire. Les approches par corrélation de bruit (cohérence et ANIRF) révèlent qu’une estimation de la fonction de transfert relative à un site de référence au rocher est possible au moins jusqu’à basse fréquence (<4 Hz). L’utilisation du bruit ambiant permet ainsi d’envisager l’évaluation rapide de la réponse des sites et de sa variabilité spatiale (microzonage), même lorsque la sismicité est faible. Partout, les méthodes empiriques d’évaluation des effets de site apportent un complément essentiel aux approches numériques qui reste indispensables.Ces résultats permettent de proposer une méthodologie d’évaluation de l’aléa sismique site-spécifique qui se décompose en trois étapes principales : (i) ajustement des équations de prédictions de mouvement du sol (GMPEs) sur le site de référence au rocher au moyen, entre autres, de k_(0_DS) ; (ii) évaluation empirique fiable de la réponse d’au moins un site dans le bassin relativement au site de référence (pour lequel les GMPEs ont été ajustées) par la méthode SSR; (iii) réalisation de cette évaluation à partir de l’ANIRF dans les régions les moins actives sismiquement et/ou extension à toute la zone d’étude à partir du SSRn. Cette méthodologie permet d’envisager une bien meilleure prise en compte des effets de site (en particulier 2D-3D) et une réduction importante des incertitudes dans les évaluations de l’aléa sismique spécifique à un site. Elle nécessite simplement l’enregistrement simultané de séismes sur au moins deux sites équipé de vélocimètres sensibles, et la réalisation de campagnes de mesure temporaire du bruit ambiant, si nécessaire
Site effects can greatly increase both the duration and the amplitude of the seismic solicitation imposed on structures. 2D-3D site effects induce broadband amplifications that cannot be simulated up to high frequency (>2-4 Hz) due to the limited resolution of the geological, geophysical and/or geotechnical information. Empirical site effect assessment is therefore essential for reliable observations of this complex phenomenon up to high frequency. However, such assessments often require good quality records from many earthquakes that cannot be rapidly obtained in low seismicity areas.This work presents a comparative analysis of these empirical evaluations on two very different sites, the first in a moderate seismicity context (Provence, France) and the second in a very active context (Kefalonia, Greece). For the Provençal site, nearly 500 earthquakes were recorded in only 2½ years thanks to the use of velocimeters. The site attenuation parameter κ_0 could thus be measured both on the acceleration (κ_(0_AS)) and displacement (κ_(0_DS)) spectra. Our results show that the measurement of κ_0 is relatively reliable on rock sites only, mainly due to the too great disturbance by the amplification for sedimentary sites, even for those that are quite stiff. The standard spectral ratio (SSR) approach provides the relative site effects from the numerous weak motion recordings available at sites located in Provence and Kefalonia. The results show a strong epistemic variability due to the lighting induced by the position of the seismic source with respect to the basin. Thus, while a reliable site response estimation is possible from only a few events for 1D geometries, it requires much more earthquakes evenly distributed around the site when the geometry is 2D-3D. The mean SSR results are then compared with those obtained from methods using the ambient noise. As expected, the H/V spectral ratio approach (HVSR) provides only the fundamental frequency for some sites. Conversely, SSR applied to ambient noise (SSRn) shows very similar results to the SSR method up to high frequency, provided that the reference site is taken in the sedimentary basin. Approaches using the noise correlation (coherence and ANIRF) reveal that the transfer function relative to a rock reference site can be estimated at least up to low frequency (<4 Hz). Methods using ambient noise are promising for a rapid evaluation of the site response and its spatial variability (microzoning), even when seismicity is low. Empirical site effects methods are therefore applicable everywhere. They provide an essential complement to numerical approaches, which remain inevitable when the coverage of available earthquakes is not homogeneous or when soils are likely to present non-linear behaviors.These results led us to propose a methodology for the evaluation of the site-specific seismic hazard, which consists of three main stages: (i) adjustment to the rock reference site of the ground motion prediction equations (GMPEs) using, among others, κ_(0_DS); (ii) Reliable evaluation of the SSR transfer function between at least one site in the basin and the reference site (for which the GMPEs were adjusted); (iii) carrying out this assessment from the ANIRF in the less seismically active regions and/or extension to the entire study area with the SSRn. This methodology allows a much better consideration of the site effects (especially 2D-3D) and a significant reduction of the uncertainties in the evaluations of the site-specific seismic hazard. It only required, simultaneous recording of earthquakes on at least two sites equipped with sensible velocimeters, and to carrying out temporary campaign of ambient noise measurements, if necessary

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Pacheco, Daniel. "Étude de la réponse sismique du bassin de Quito". Thesis, Université Côte d'Azur, 2022. http://www.theses.fr/2022COAZ4017.

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La ville de Quito, capitale de l’Équateur est située dans une vallée andine à 2800 mètres d’altitude entourée de volcans. Cette ville qui accueille environ 2 millions d’habitant est sujette à l’occurrence de séismes importants. Elle est de plus particulièrement vulnérable puisqu’aucun code parasismique n’est pour le moment utilisé pour les constructions. L’étude de l’aléa et du risque sismique y est donc primordiale. Trois type de séismes menacent la ville : un séisme proche de magnitude modérée (M~6.5) qui aurait lieu sur le réseau de faille de Quito, un séisme plus lointain qui pourrait avoir une magnitude plus élevée (M~7.5) venant de la cordillère et enfin un séisme de subduction venant de la côte à plus de 170 km de distance, dont la magnitude pourrait très élevée (M> 8.5). C’est ce troisième type de séisme qui a frappé l’Équateur le 16 avril 2016 (séisme de Pedernales, Mw 7.8). Ce séisme a causé des dégâts très importants sur la côte et plusieurs centaines de victimes. Il a fait trembler également la ville de Quito mais n’a causé aucun dommage. Qu’en serait-il pour un séisme plus fort ? Est-ce que l’effet d’amplification des ondes sismiques dû au bassin sédimentaire de Quito pourrait, comme cela a été le cas en 1985 dans le bassin de Mexico, engendrer des valeurs de mouvement du sol très fortes causant des dégâts importants ? Est-ce que des séismes de plus faible magnitude mais plus proches pourraient menacer la ville de façon plus importante ? Ces questions scientifiques sont au cœur des préoccupations de ce sujet de thèse, qui est lui-même inclus dans un grand projet d’étude de la zone Équateur-Chili mené conjointement par l’Institut de Géophysique de Quito, et des chercheurs Français des laboratoires Géoazur, ISTerre, CEREMA et IFSTTAR. Objectifs de la thèse : Comprendre, caractériser et simuler les mouvements du sol dans la ville de Quito, en prenant en compte les effets de résonance du bassin (i.e. topographie de la base du bassin, remplissage alluvionnaire), ainsi que ceux dus à la forte topographie environnante. Réaliser des simulations de séismes futurs probables. Données disponibles (non encore exploitées): Enregistrements du bruit de fond par 20 stations large-bande dans et autour du bassin pendant 6 mois (la campagne de mesure sera menée de juillet à décembre 2017. Enregistrements de petits séismes sur le réseau accélérométrique de Quito (RENAQ) depuis 2010 Enregistrements du séisme de Pedernales et de ses principales répliques sur le réseau RENAQ Méthodologie : Corrélation de bruit de fond pour estimer des fonctions de Green inter-stations, en s’appuyant sur les données géologiques et géotechniques existantes. Autres techniques d’inversion (e.g. fonctions récepteur, étude d'ondes converties sur l'interface sédiments/socle) envisagées en fonction de la qualité des fonctions de Green estimées. Simulation basse fréquence en utilisant les fonctions de Green obtenues par intercorrélation du bruit Simulations haute fréquence par méthode hybrides utilisant des fonctions de Green empiriques (c’est-à-dire les enregistrements de petits séismes)
The city of Quito (Ecuador's capital) is located in an Andean valley at 2800 meters above sea level. Surrounded by volcanoes, this city of approximately 2 million inhabitants is prone to major earthquakes, and it is particularly vulnerable since no seismic code is formally used for constructions. The study of the hazard and the seismic risk is, therefore, essential. Three types of earthquakes threaten the city: a) a close earthquake of moderate magnitude (M ~ 6.5), which would occur on the Quito fault system, b) a more distant earthquake which could have a higher magnitude (M ~ 7.5) coming from the cordillera, and c) finally a subduction earthquake coming from the coastline more than 170 km away, the magnitude of which could be very high (M> 8.5). This third type of earthquake struck Ecuador on April 16, 2016 (Pedernales earthquake, Mw 7.8). Pedernales earthquake caused very significant damage to the coast region and several hundred victims. It also made the city of Quito tremble but caused no damage. What about a stronger earthquake? Could the seismic wave amplifying effect due to the Quito sedimentary basin, as was the case in 1985 in the Mexico City basin, generate very strong ground motion values causing significant damage? Could smaller magnitude but closer earthquakes threaten the city more seriously? These scientific questions are at the heart of this thesis subject's concerns, which is included in a major study project of the Ecuador-Chile zone carried out jointly by the Institute of Geophysics of Quito and French researchers from GeoAzur, ISTerre, CEREMA, and IFSTTAR laboratories. Objectives of the thesis: Understand, characterize, and simulate ground movements in Quito's city, taking into account the effects of basin resonance (i.e., the geometry of the basin's bedrock, alluvial filling) well as those due to the strong surrounding topography. Carry out simulations of likely future earthquakes. Available data (not yet used): Background noise recordings by 20 broadband stations in and around the basin for six months (the measurement campaign will be carried out from July to December 2017). Small earthquakes recordings on the Quito accelerometric network (RENAQ) since 2010. Recordings of the Pedernales earthquake and its main aftershocks on the RENAQ network Methodology : Seismic noise cross-correlation to estimate inter-station Green's functions, relying on existing geological and geotechnical data. Other inversion techniques (e.g., receiver functions, the study of converted waves on the sediment/bedrock interface) considered depending on the quality of the estimated Green's functions. Low-frequency stimulation using Green's functions obtained by cross-correlation of noise and high-frequency simulations using empirical Green's functions (i.e., recordings of small earthquakes)

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Mauger, François. "Etude du bruit de fond de la double-desintegration beta sans emission de neutrino dans le detecteur nemo 2 : contribution du radon ambiant et mesure de la pollution interne de la source en bismuth-214". Caen, 1995. http://www.theses.fr/1995CAEN2005.

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L'experience nemo se propose de tester la nature du neutrino et de mesurer sa masse effective en etudiant la double desintegration beta du molybdene-100. Dans ce type d'experience, la comprehension des differentes sources de bruit de fond est une composante essentielle de l'analyse, le signal eventuel etant de quelques evenements par an a la sensibilite d'un ev. Dans ce memoire, nous presentons les principaux aspects theoriques et experimentaux de la mesure du processus double beta sans neutrino avec une source de molybdene-100 placee dans le detecteur prototype nemo 2. L'objectif de cette etude est d'interpreter les quelques evenements detectes a haute energie dans le canal a deux electrons et d'apprecier la contribution specifique du fond engendre par le bismuth-214. Les evenements issus des desintegrations de ce radio-isotope ont ete selectionnes grace aux cascades beta-alpha vers le plomb-210. Ces evenements ont pu etre signes par la presence d'une trace retardee visible dans la chambre a fils et le signal obtenu s'est avere tres propre. Nous avons mis en evidence la diffusion du radon dans le detecteur et estime sa contribution a la pollution en bismuth-214. Une mesure de la contamination interne de la source a pu etre extraite de cette analyse ainsi que la pollution superficielle due a la diffusion du radon-222. A l'issue de cette etude, il apparait que, dans les conditions de nemo 2, ces polluants d'origines internes et externes induisent, a haute energie, un bruit de fond a deux electrons qui est du meme ordre de grandeur que celui attendu du processus double beta permis. En conclusion, les bruits de fond relatifs a la double-desintegration beta sans emission de neutrino sont bien compris dans l'experience nemo 2 et leur connaissance permet d'envisager une extrapolation a nemo 3

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Fores, Benjamin. "Gravimétrie et surveillance sismique pour la modélisation hydrologique en milieu karstique : application au bassin du Durzon (Larzac, France)". Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT128/document.

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Les aquifères karstiques représentent des ressources en eau essentielles dans de nombreuses régions du monde comme le bassin Méditerranéen. Cependant, de par les processus complexes de karstification, ces aquifères sont hétérogènes à de nombreuses échelles et vulnérables. Dans cette thèse, nous étudions le potentiel de la gravimétrie et du bruit sismique ambiant pour la modélisation hydrologique en milieu karstique.Le site dolomitique de l’observatoire « GEK », sur le bassin du Durzon dans le Larzac, est le site d’étude privilégié de ces travaux. Dans l’observatoire, un gravimètre supraconducteur dédié à l’hydrologie mesure depuis 2011 les variations de gravité en continu et à une très haute précision, pour la première fois sur un karst. Des modèles hydrologiques conceptuels ont été réalisés à partir de cette surveillance gravimétrique et ont permis de poser les bases de modèles physiques d’écoulements 1-D. En effet la gravimétrie, intégratrice, permet 1) de considérer l’épikarst localement hétérogène comme un milieu tabulaire équivalent et 2) de définir les types de transfert à l’œuvre sur le site. En particulier, l’absence de transfert rapide dans l’épikarst a été quantifiée avec précision pour la première fois à l’échelle du terrain (~100m). A l’aide de données météorologiques locales, un bilan de masse précis a permis de définir le flux en limite inférieure du modèle à 1 mm.jour-1. Ce flux s’est montré représentatif du débit de basses-eaux de la source drainant l’ensemble du bassin. Ce résultat suppose une homogénéité de l’épikarst dolomitique quasiment à l’échelle du bassin. Les paramètres des modèles physiques ont ensuite pu être calibrés à l’aide d’un an d’intercorrélation du bruit sismique ambiant entre deux stations. Les variations de vitesses de phase obtenues entre 6 et 8Hz nous ont servi de « chronomètre » pour suivre l’infiltration entre 30 et 60m de profondeur. La surveillance passive des variations de vitesses sismiques par intercorrélation du bruit sismique ambiant montre ainsi un fort potentiel pour l’étude des zones critiques profondes et complexes à l’échelle du terrain et peut combler la lacune instrumentale qui existe actuellement en hydrologie.Des campagnes répétées de mesures avec un gravimètre portable à ressort ont également mis en évidence le fonctionnement différent de deux épikarsts et leur variabilité à l’échelle de la centaine de mètres. Des mesures mensuelles autour de l’observatoire ont mis en évidence l’homogénéité spatiale de cet épikarst dolomitique : toutes les stations ont les mêmes variations temporelles de stock d’eau. Au contraire, des mesures saisonnières en surface et en profondeur le long de la galerie souterraine calcaire de l’abîme de Saint-Ferréol ont montré une variabilité spatiale forte du stockage ainsi que du transfert rapide. La lithologie de l’épikarst est donc suspectée de jouer un rôle dans sa capacité de stockage. Lors de ces campagnes, la faiblesse du signal recherché a nécessité une méthodologie précautionneuse et un effet de température sur les mesures des gravimètres relatifs à ressort a été observé sur le terrain et quantifié en laboratoire
Karstic aquifers represent the most important fresh water reservoirs in many regions of the world like the Mediterranean Basin. However, because of complex processes of karstification, those aquifers are highly heterogeneous at all spatial scales and vulnerable to contamination. In this dissertation, we studied the potential of gravimetry and ambient seismic noise for hydrological modeling in karstic areas.The dolomitic area surrounding the “GEK” observatory in the Durzon catchment on the Larzac plateau, in France, is the preferred site for these studies. Inside the observatory, a superconducting gravimeter dedicated to hydrology has continuously measured gravity changes since 2011 with high precision, undertaken for the first time on a karst. From this gravity monitoring, we made conceptual hydrological models which laid the foundation of 1-D flow physical models. Indeed, gravimetry is an integrative hydro-geophysical method which allows 1) to consider the epikarst, locally heterogeneous as an equivalent tabular medium and 2) to define the types of transfer (fast & slow) occurring at the site. Especially, the lack of fast transfer through the GEK epikarst was precisely quantified for the first time at the field scale (~100m). Gravity-driven water mass balance with local meteorological data (evapotranspiration from a flux tower and precipitation) allowed setting the bottom outlet of the model to 1 mm.day-1. This flow has proved to be representative of the low-flow discharge at the only spring which represents all groundwater outflows from the catchment. This result supposes the homogeneity of the dolomitic epikarst almost at the basin scale. Model parameters were next calibrated using one year of ambient seismic noise monitored at two stations. Phase velocity changes obtained by cross-correlating the noise between 6 and 8 Hz were used as a ”timer” to follow the water infiltration between a depth of 30 and 60 meters. Thus, monitoring seismic velocity changes using ambient seismic noise demonstrates great potential for the study of deep and complex critical zones and could fill the instrumental gap currently existing in hydrology.Time-lapse gravity measurements with a spring-based portable gravimeter have also demonstrated the different behavior of two epikarsts and their variability at the scale of a few hundred meters. Monthly measurements around the observatory revealed the spatial homogeneity of this dolomitic epikarst: all the stations showed the same water storage changes. On the contrary, seasonal surface to depth gravity measurements along the underground passage of the Saint-Ferréol sinkhole, in limestone, have shown fast transfer and strong spatial variability of water storage. Lithology is then expected to play a part in the epikarst capacity to retain water. The precision needed to measure the weak hydrological induced signals during those surveys required robust methodology and an ambient temperature effect on measurements with spring-based gravimeter was observed in the field and quantified in the laboratory

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Ars, Jean-Michel. "Inversion conjointe géophysique appliquée à l'exploration en géothermie profonde dans le Massif Central". Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0025.

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Le développement de l’énergie géothermique a conduit à l’exploitation de ressources établies dans des contextes géologiques et géodynamiques très variés. L’exploration géophysique de ces réservoirs complexes nécessite l’utilisation de plusieurs méthodes d’imagerie complémentaire. Ce travail de thèse porte sur l’exploration d’une ressource géothermique située en contexte de socle fracturé dans le Massif Central français par magnétotellurique, tomographie de bruit ambiant et gravimétrie.La magnétotellurique est une méthode d’imagerie 3D résolvante qui est sensible à la présence d’eau et aux argiles d’altération hydrothermale mais limitée par sa couverture spatiale. La tomographie de bruit sismique présente une bonne résolution verticale mais ne résout pas les variations horizontales de vitesse. Cette méthode est sensible aux variations des propriétés mécaniques des roches et donc aux milieux fracturés. Enfin la gravimétrie apporte une contrainte sur les variations lithologiques et possède une bonne résolution latérale mais une faible résolution verticale.Nous présentons une méthode d’inversion conjointe des données sismiques et gravimétriques sous contrainte d’un modèle de résistivité obtenu par inversion magnétotellurique indépendante. L’inversion conjointe nécessite de définir des couplages entre modèles. Par absence de connaissance a priori de relations pétrophysiques, nous avons couplé les modèles de densité, de résistivité et de vitesse avec une loi qui contraint les paramètres à être corrélés en moyenne. Cette stratégie vise à faire ressortir des relations caractéristiques des objets géologiques de la ressource géothermique.Cette méthodologie d’inversion conjointe a été testée sur des modèles synthétiques. L’application aux données réelles acquises dans le Massif Central a permis de définir une zone en profondeur de forte corrélation interprétée comme la transition ductile fragile. La partie intermédiaire des modèles, plus homogène, permet de distinguer différentes unités géologiques séparées par une zone de faille. Enfin la partie superficielle se distingue par une forte hétérogénéité des paramètres résultants probablement de processus d’altération de surface
The development of geothermal energy has led to the exploitation of resources established in varied geological and geodynamic contexts. Geophysical exploration of these complex reservoirs requires the use of several complementary imaging methods. This PhD thesis focuses on the exploration of a geothermal resource located within the fractured basement in the French Massif Central using magnetotelluric, ambient noise tomography and gravimetry. Magnetotelluric is a 3D imaging method with a good resolution power that is sensitive to the presence of water and hydrothermal weathering clays but is limited by its spatial coverage. Seismic noise tomography has a good vertical resolution but does not resolve well horizontal velocity variations. This method is sensitive to variations of the mechanical properties of rocks and thus to fractured media. Finally gravimetry brings constraint on the lithological variations and has a good lateral resolution but lacks vertical resolution.We present a method of joint inversion of seismic and gravimetric data under the constraint of a resistivity model obtained by independent magnetotelluric inversion. Joint inversion requires defining model couplings. By lack of prior knowledge of petrophysical relationships, we have coupled the density, resistivity and velocity models with a law that constraints the parameters to be correlated on average.This strategy aims to bring out the characteristic relationships of the geological objects of the geothermal resource. This joint inversion methodology has been tested on synthetic models. The application to the real data acquired in the Massif Central has made it possible to define a deep zone of high correlation interpreted as the fragile ductile transition. The intermediate part of the models, more homogeneous, allows to distinguish different geological units separated by a fault zone. Finally the superficial part is distinguished by strong heterogeneity of the parameters resulting probably from surface alteration process

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Tsang-Hin-Sun, Eve. "Dynamique spatiale et temporelle de dorsales à taux d'expansion contrastés dans l'océan Indien par une approche hydroacoustique". Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0014/document.

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Les processus volcaniques et tectoniques sont à l'origine de la création de la croûte océanique et de la sismicité des dorsales, mais sont rarement détectés par les stations sismologiques. Les réseaux d'hydrophones, immergés dans la colonne d'eau océanique, sont capables d'enregistrer les phases acoustiques produites par les séismes sous-marins, les ondes T. Dans l'océan Indien, il y a trois dorsales à taux d'expansion contrastés, les dorsales Sud-Ouest Indienne, Centrale Indienne et Sud-Est Indienne; c'est donc le lieu idéal pour examiner les relations entre sismicité et taux d'expansion. À cet effet, le réseau OHASISBIO, a permis la détection de plus de 1400 séismes en un an le long de ces trois dorsales, soit cinq fois plus que les stations sismologiques.Nonobstant leur taux d'expansion contrastés, le taux de sismicité moyen des dorsales est similaire, montrant qu'il n'y a pas de relation directe entre taux d'expansion et de sismicité. La distribution des séismes le long de l'axe de chaque dorsale est contrastée et révèle des modes d'accrétion différents. Le long de la dorsale Sud-Ouest Indienne, la sismicité est peu abondante mais régulièrement distribuée le long de l'axe à l'est de la zone de fracture de Melville. Au contraire, le long des dorsales Sud-est et Centrale indiennes, la sismicité est bien corrélée avec la segmentation. Les séismes sont concentrés aux extrémités des segments et autour des discontinuités; les centres de segments sont majoritairement asismiques à l'exception des sites hydrothermaux de la dorsale Centrale Indienne et d'un segment actif de la dorsale Sud-Est Indienne. Les variations de la sismicité à l'échelle du segment reflètent l'état thermique de la croûte sous les dorsales Centrale et Sud-Est Indienne cependant que les variations à grande échelle expriment des phénomènes plus profonds sous la dorsale Sud-Ouest Indienne
Volcanic and tectonic events are responsible for the seismicity associated with sea floor spreading. They are yet poorly detected by land-based seismological networks. Arrays of hydrophones, moored into the SOFAR channel, are capable of recording the seismo-acoustic phase generated by low-magnitude submarine earthquakes, the T waves. In the Indian Ocean, there are three mid-oceanic ridges with contrasted spreading rates, the Southwest, Central and Southeast indian ridges; it is thus the ideal place for examining the relationships between seismicity and spreading rate. To this effect, the OHASISBIO network of hydrophones, detected more than 1400 earthquakes in a year along the three mid-oceanic ridges in the Indian Ocean, which is about five times more events than land-based networks.Although the ridges have contrasted spreading rates, their mean seismicity rates are similar, suggesting that there is no direct relationship between seismicity and spreading rates. The along axis distribution of the seismicity, however, is contrasted and reveals fundamentally different modes of accretion. Along the Southwest Indian Ridge, events are sparse but regularly distributed along the axis, especially east of the Melville fracture zone and in good agreement with tectonic extension. On the contrary, along the Central and Southeast indian ridges, the seismicity is well correlated with the segmentation. Earthquakes cluster at segment ends and discontinuities whereas segment centres are mostly aseismic, except at hydrothermal sites on the Central Indian Ridge and one active segment on the Southeast Indian Ridge. Overall, segment-scale variations in the seismicity reflect the thermal state of the crust beneath the Central and Southeast Indian ridges whereas larger scale variations reveal changes in the mantle temperature under the Southwest Indian Ridge

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Barbouteau, Sandra. "Suivi de substitution de fluides dans les roches par corrélation de bruit : Expériences ultrasonores au laboratoire et surveillance continue en cours d’exploitation du sous-sol". Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU045/document.

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L'interférométrie sismique, tout comme l'interférométrie optique, étudie les phénomènes d'interférence entre des couples de signaux sismiques afin de mettre en évidence des différences entre ces signaux (par exemple Curtis et al. 2006). Les traitements utilisés consistent le plus souvent à corréler les enregistrements entre différents capteurs pour remonter aux fonctions de Green, (ou réponse impulsionnelle) entre ces récepteurs (par exemple, Derode et al. (2003), Wapenaar et al. (2004), Larose et al. (2006), Sanchez-Sesma et Campillo (2006)). Ce principe a déjà été appliqué avec succès dans les domaines de la sismologie (Campillo et Paul (2003)), des ultrasons (Weaver et Lobkis (2001)), de l'exploration sismique (Schuster (2001) et Wapenaar et al. (2004)), et même de l'hélio-sismologie (Duvall et al. (1993)) Dans tous ces cas, l'analyse des corrélations a conduit à une description détaillée des milieux de propagation, en l'occurrence l'intérieur de la Terre dans le cas de la sismologie. La sismique passive, par opposition à la sismique active utilisant les sources cohérentes artificielles (explosifs, canons à air, vibrateurs...), exploite les sources cohérentes naturelles (séismes...). Depuis peu la sismique passive exploite également des champs d'ondes aléatoires engendrées à des temps inconnus par une multitude de sources inconnues dans le sous-sol qui sont enregistrées à différentes positions de récepteurs. L'analyse par interférométrie sismique des enregistrements à deux capteurs permet de remonter aux fonctions de Green, ou réponse impulsionnelle, entre ces deux récepteurs (Derode et al. (2003)). Cette thèse, à vocations à la fois expérimentale et applicative, a deux buts : - vérifier au laboratoire, sur des expériences ultrasonores et avec différents types de roches, l'efficacité du monitoring de substitution de fluides par l'analyse interférométrique ultrasonore - appliquer sur le terrain les méthodes d'interférométrie sismique passive à des expériences ponctuelles de surveillance sismique passive d'exploitation du sous-sol. Ce manuscrit présente, après une synthèse bibliographique, la mise au point d'une nouvelle méthode de mesure des constantes élastiques d'un échantillon de roche (sèche ou saturée de fluide) basée sur les principes de l'interférométrie ultrasonore et de la spectroscopie par résonance ultrasonore. La méthode a été testée et validée (reproductibilité, fidélité, fiabilité…) sur un matériau standard de propriétés connues (aluminium). On expose que les effets de substitution fluide sont tout-à-fait mesurables avec la méthode sur divers échantillons de roches sèches puis saturées (en eau ou en éthylène glycol) et les résultats sont en accord raisonnable avec la théorie poroélastique de Biot-Gassmann. En outre, un certain nombre de faiblesses de la méthode ont été mises en évidence, à savoir la limitation à des roches assez homogènes et peu atténuantes. La dernière partie de ce manuscrit met en évidence des variations de vitesse des ondes dans un champ d'hydrocarbures (informations relatives à ce champ confidentielles) concomitantes avec le début de l'injection de vapeur dans celui-ci (pour récupération assistée de l'huile)
Seismic interferometry, like optic interferometry, studies the interferences phenomena between couples of seismic signals, with the aim of pointing at differences between those signals (Curtis et al. 2006 for instance). The data processing consists, generally, in correlating the recordings between different stations to retrieve the Green's function between these sensors (Derode et al. (2003), Wapenaar et al. (2004), Larose et al. (2006), Sanchez-Sesma et Campillo (2006)). This principle has already been successfully applied in the field of seismology (Campillo and Paul (2003)), ultrasound (Weaver et Lobkis (2001)), seismic exploration and even helioseismology (Duvall et al. (1993)). In all these cases, the analysis of the correlations leads to a detailed description of the propagation medium. Contrary to active seismic which uses artificial coherent sources (explosives, air guns…), passive seismic exploits natural coherent sources (seisms…). Since a few years, passive seismics also exploits random wave fields generated at unknown times by many unknown sources in the ground, and recorded at different stations positions. The analysis with cross-correlation of pairs of recordings, from pairs of sensors, leads to the Green's function between the two sensors (Derode et al. (2003)). This thesis has two objectives: -to check, at the lab scale, the effectiveness of monitoring of fluids substitution with noise correlation (ultrasound scale) in rocks -to apply noise correlation methods to passive seismic monitoring of a hydrocarbons field. This thesis presents, after a state of the art, the set-up of a new method to measure elastic constants of a rock sample (dry or fluid-saturated), based on ultrasound interferometry principle and resonant ultrasound spectroscopy. The method has been tested and validated (reproducibility, accuracy, precision…) on a standard material (aluminium). We show that the effects of a fluids substitution are measurable on various rock samples (dry or saturated, with water or with ethylene glycol) with this method. Plus the results are in agreement with Biot-Gassmann's theory. Besides, several weaknesses of the method were pointed, that is to say the method does not work on heterogeneous or attenuating medium. The last part of this thesis exposes speed of waves variations in a hydrocarbons field, when steam is injected simultaneously inside the reservoir (enhanced oil recovery operation)

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Alder, Chloé. "Etude de la déformation de la croûte et du manteau terrestres à partir de l'anisotropie sismique des modèles tomographiques". Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEN021.

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L’anisotropie est souvent utilisée en sismologie comme proxy de la déformation des roches. Elle se développe lorsque des minéraux acquièrent une orientation préférentielle. C’est le cas de l’olivine des péridotites du manteau qui s’aligne selon la direction des flux de matière. Néanmoins, l’anisotropie observée en tomographie peut aussi provenir d’hétérogénéités chimiques non résolues par les ondes sismiques longues périodes : elle s’apparente alors à̀ de l’anisotropie artificielle. Les théories et développements méthodologiques actuels ne permettent pas de distinguer l’anisotropie réelle de l’anisotropie artificielle dans les signaux sismiques. Dans cette thèse nous avons utilisé des modèles simples de manteau terrestre pour étudier théoriquement et numériquement le lien entre le niveau d’hétérogénéités non résolues et l’anisotropie radiale artificielle. Nous en avons conclu que l’anisotropie est proportionnelle au carré des hétérogénéités et que 10% de contraste de vitesse sismique peut engendrer plus de 3% d’anisotropie, un niveau non négligeable au regard des observations tomographiques. Une tomographie 3-D anisotrope de l’Europe, centrée sur les Alpes et les Apennins, a également enté réalisée. Les données d’ondes de surface utilisées sont issues de corrélations de bruit sismique et permettent d’imager la croûte et le manteau supérieur. La structure isotrope de notre modelé illumine particulièrement bien la plaque adriatique en subduction sous les Apennins ainsi qu’une rupture de ce panneau située au sud de la chaîne. Par ailleurs, la méthode d’inversion en profondeur utilisée prend en compte le biais entre anisotropie et hétérogénéités. Nous présentons ainsi le premier modelé 3-D d’anisotropie radiale en Europe réalisé pour des profondeurs aussi faibles. Nos résultats suggèrent que la croûte inférieure est marquée par une structuration horizontale dans les Apennins, probablement en lien avec la déformation extensive actuelle observée dans la région
Seismic anisotropy is often used as a proxy for rock deformation. It arises from the preferred orientation of anisotropic minerals. For instance, olivine in mantellic peridotites align according to mantle flow. However, anisotropy in tomographic models can be the result of small scale heterogeneities unresolved by long period seismic waves. It is thus considered as artificial. Theories and methodological developments do not allow to distinguish the relative contributions of real and artificial anisotropy in seismic signals. In this thesis, we used simple models of the Earth’s mantle to analytically and numerically study the link between unresolved heterogeneities and the level of artificial radial anisotropy. We concluded that anisotropy is proportional to the square of heterogeneities and that 10% of velocity contrast can be responsible for 3% of anisotropy, which is non negligible compared to the observed anisotropy in tomography. A 3-D anisotropic model of Europe, focusing on the Alps and Apennines, was constructed from surface waves data. The dispersion measurements were made from noise correlation and allow to image the crust and uppermost mantle. The isotropic structure of the model shows particularly well the Adriatic plate subducting under the Apennines, as well as a slab break-off in the Southern part of the chain. The method used for the depth inversion takes into account the trade-off between layering and anisotropy. Our model is therefore the first 3-D model of radial anisotropy built at shallow depths in Europe. Our results suggest that the lower crust has a horizontal organization in the Apennines, probably related to the extensive regime observed in the area

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Kinda, Gnouregma Bazile. "Acoustic remote sensing of Arctic sea ice from long term soundscape measurements". Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENU032/document.

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La fonte rapide des glaces de l'Arctique dans le contexte actuel du réchauffement climatique est un sujet scientifique majeur de ces 30 dernières années. L'Arctique joue un rôle fondamental dans l'équilibre du climat et requiert une attention particulière. Les régions arctiques sont alors surveillées par des observations satellitaires et des mesures in-situ. L'impact climatique de la fonte totale de la glace arctique est encore spéculatif. Des recherches sont donc nécessaires pour le suivi à long terme de l'Océan Arctique, en particulier la dynamique spatio-temporelle de la couverture de glace et ses conséquences sur les écosystèmes. Notre travail s'inscrit dans ce contexte, et est porté sur le paysage sonore des régions polaires avant leur possible industrialisation qui accompagnera la fonte de la glace. Ainsi, nous avons d'abord examiné les conséquences de la disparition du couvert de glace sur les paysages sonores de ces régions. Nous avons alors étudié les variations saisonnières du bruit de fond et ses pilotes environnementaux. De ce fait, nous avons développé un algorithme d'estimation du bruit ambiant afin de pouvoir constituer des séries temporelles à partir des données acoustiques longue durée. Deuxièmement, nous avons étudié les transitoires générés par le comportement mécanique de la banquise en Arctique. Cette étude vise d'une part à comprendre le mécanisme de production de ces transitoires sous la glace, et d'autre part à évaluer leur potentiel comme moyen d'observation de la dynamique de la glace de mer
The Arctic sea ice melting, in the global warming context, has become a major scientific topic during the last 30 years. The Arctic Ocean plays a fundamental role in the global climate balance and requires a particular attention. The Arctic Regions are then monitored by satellite observations and in-situ measurements. The climatic impact of the total melting of the Arctic sea ice is not yet understood and researches are still needed for long term monitoring of Arctic Ocean, particularly the dynamics of the ice cover and its consequences on the ecosystems. Our work focused on the natural soundscapes of these Polar Regions prior to their possible industrialization. So, we first examined the impact of climate warming alone on polar soundscapes by studying the seasonal variability of ambient noise and its environmental drivers. We then developed an ambient noise estimation algorithm for automatic extraction of this noise component from long term measurements. In second, we examined the acoustic transients generated by the mechanical behavior of the ice cover at its maximum extent. This aims to better understanding of the physical processes involved in under-ice noise production and their potential use for sea ice monitoring

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El, khoury Christine. "Seismic ambient noise amplitude anomalies induced by an anticline structure : application to the context of gas reservoirs". Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2022. http://www.theses.fr/2022UPSLM100.

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Des anomalies spectrales dans le bruit sismique ambiant, définies comme de fortes amplifications spectrales de la composante verticale pour des fréquences de 1 à 5 Hz, sont couramment observées au droit de réservoirs de gaz. Si elles sont bien comprises, ces anomalies pourraient avoir un potentiel pour l'exploration ou la surveillance des réservoirs de fluides. La nature de ces anomalies s'explique principalement par la structure géologique plutôt que par le réservoir lui-même, pour une modélisation purement élastique. L'analyse sur des jeux de données réels de bruit ambiant montre que les ondes de surface, principalement le mode fondamental, sont les principaux contributeurs à l'anomalie. Ce travail explore comment les ondes de Rayleigh interagissent avec une structure anticlinale, un piège géologique typique pour un réservoir d'hydrocarbures. L'analyse de la signature spectrale d'une structure anticlinale est effectuée pour différentes configurations de source, pour finalement fournir une relation reliant les paramètres géométriques et élastiques de l'anticlinal à l'anomalie induite pour le cas du mode fondamental des ondes de Rayleigh
Spectral anomalies in the seismic ambient noise, defined as strong spectral amplification of the vertical component at frequencies of 1 to 5 Hertz, are commonly observed above gas reservoirs. If properly understood, these anomalies could have a potential for fluid reservoir exploration or monitoring. The nature of these anomalies was mainly explained by the geological structure more than the fluid reservoir itself, for purely elastic waves. Analysis on real datasets of ambient noise measurements shows that surface waves, mainly fundamental mode, are the main contributors to the anomaly. This work further explores how Rayleigh waves interact with an anticline structure, a typical geological trap for a hydrocarbon reservoir. Analysis of the spectral signature of an anticline structure is performed for different source configurations, to finally provide a relationship linking the anticline geometrical and elastic parameters to the induced anomaly for the case of the fundamental mode Rayleigh waves

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Baudoin, Romain. "Analyse du bruit lors de la génération de somme de fréquences dans les cristaux de niobate de lithium périodiquement polarisés (PPLN) et applications en régime de comptage de photons". Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0068/document.

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Le processus de somme de fréquences optiques est utilisé dans certaines applications pour convertir des signaux de longueurs d’onde infrarouges vers le domaine de longueurs d’onde visibles. Cela permet de bénéficier de technologies plus performantes notamment en terme de détection et de propagation. Les travaux menés dans cette thèse s’intéressent à l’étude de phénomènes optiques parasites générés par ce processus non linéaire dans des cristaux de niobate de lithium périodiquement polarisés (PPLN) pour des applications de conversion de fréquences en régime de comptage de photons. La première partie de ce manuscrit montre l’intérêt du processus de somme de fréquences optiques dans le contexte technologique de la détection infrarouge en régime de comptage de photons, via le concept de détection hybride. Les éléments théoriques et l’état de l’art associés à la détection hybride seront également présentés dans cette première partie. La deuxième partie traite d’une étude comparative entre différents cristaux de PPLN pour la détection hybride à 1550 nm. Pour cela, une analyse expérimentale détaillée des processus parasites est effectuée. Les résultats de cette étude sont utilisés pour des applications en astronomie et en microscopie. Enfin, la troisième partie traite d’une application de la somme de fréquences en interférométrie stellaire. Les résultats de caractérisation des cristaux de PPLN sont mis à contribution dans l’optimisation d’un instrument pour l’astronomie appelé interféromètre à somme de fréquences. Les résultats d’observation sur le site astronomique du Mont Wilson ainsi que les perspectives de cette instrument y sont présentés
The sum frequency generation process is used in differents applications to convert signals from infrared wavelengths to the field of visible wavelength. This allows to benefit of more efficient technologies in terms of detection and propagation. This thesis describes the study of noise phenomena generated by this process in crystals of periodically poled lithium niobate (PPLN) for frequency up-conversion applications in photon counting regime. The first part of the manuscript shows the advantage of sum frequency generation process in the technological environment of the infrared detection on single photon counting regime, using the concept of hybrid detection. The theoretical elements and the state of the art associated with hybrid detection will also be presented in this first part. The second part deals with a comparative study between different PPLN for hybrid detection at 1550 nm. A detailed experimental analysis of the noise process is performed. The results of this study are used for applications in astronomy and microscopy. The third part deals with an application of the sum frequency in stellar interferometry. The results of PPLN’s characterization are involved in optimizing an instrument for astronomy called sum frequency interferometer. The results of observation on the astronomical site of Mount Wilson and the prospects of this instrument are presented

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Bayle, Jean-Baptiste. "Simulation and Data Analysis for LISA : Instrumental Modeling, Time-Delay Interferometry, Noise-Reduction Permormance Study, and Discrimination of Transient Gravitational Signals". Thesis, Université de Paris (2019-....), 2019. http://www.theses.fr/2019UNIP7123.

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Laser Interferometer Space Antenna est une mission de l'Agence Spatiale Européenne visant à mesurer les ondes gravitationnelles dans le domaine millimétrique. Trois satellites en formation triangulaire autour du Soleil s'échangent des faisceaux lasers. Les variations de distances entre masses d'épreuve, dues aux ondes gravitationnelles, sont mesurées au picomètre près. Plusieurs algorithmes de réduction des bruits instrumentaux qui contaminent les mesures sont utilisés avant l'extraction des signaux gravitationnels.Afin d'évaluer la performance de ces algorithmes, nous étudions la manière dont les bruits instrumentaux apparaissent dans les mesures, ainsi que leurs résidus après calibration. Un outil de simulation numérique flexible, destiné à générer les mesures de manière réaliste, permet de valider ces résultats. En effet, LISANode propage les séries temporelles de bruit entre les satellites et sur les bancs optiques, jusqu'aux phasemètres et aux ordinateurs embarqués. Il calcule aussi la réponse aux ondes gravitationnelles. Par ailleurs, LISANode permet de générer les combinaisons Time-Delay Interferometry exemptes de bruit laser, ainsi que la calibration pour les bruits d'horloge.Malheureusement, ces bruits ne disparaissent pas totalement si l'on tient compte des imperfections instrumentales et numériques. Nous étudions en particulier l'impact de la déformation de la constellation, ainsi que du traitement des données en vol. Nous modélisons le couplage déformation-filtrage et proposons une technique permettant de réduire cet effet. En outre, nous proposons une méthode de calibration exacte des bruits d'horloge. Les simulations permettent de valider ces résultats, et confirment la possibilité de réduire les bruits dominants aux niveaux requis.Nous considérons aussi les techniques d'apprentissage automatique pour discriminer les artéfacts instrumentaux et les signaux gravitationnels courts. Une étude analytique montre un couplage différemment dans les mesures, et les premières expériences suggèrent que certains réseaux de neurones peuvent distinguer ces deux types de signaux
The Laser Interferometer Space Antenna is a European Space Agency mission that aims to measure gravitational waves in the millihertz range. Three spacecraft are placed in a quasi-equilateral triangular formation whose barycenter trails the Earth on its heliocentric orbit. Laser beams are exchanged to monitor pico-metric variations between the test masses due to gravitational waves. Because various instrumental noise sources couple to the measurements, several data processing techniques are used to reduce them before we can extract gravitational-wave signals.To study these noise-reduction algorithms, we propose a realistic instrumental model. We investigate how the main noise sources appear in the measurements and work out their residuals in almost noise-free combinations. To validate these results, we develop a flexible numerical simulation tool that aims to generate realistic measurements: LISANode propagates noise time series between the spacecraft and in the optical benches, all the way down to the phasemeters and the on-board computers. It also computes the response to gravitational waves. LISANode is capable of executing the main noise-reduction algorithms, including the computation of Time-Delay Interferometry laser noise-free combinations, as well as clock-calibrated combinations.As we account for instrumental and numerical imperfections, noises do not exactly vanish in the final combinations. In particular, we study the performance hit of the constellation flexing and the on-board data processing on the laser-noise reduction. We model the flexing-filtering coupling and propose a technique to mitigate this effect. Moreover, we derive exact clock-noise calibration expressions. Simulations are used to validate these results and confirm that the dominant sources of noise can be reduced to the required levels.We also investigate machine-learning techniques to discriminate between instrumental glitches and transient gravitational signals. Analytic studies show that both appear differently in noise-free combinations and experiments suggest that some neural networks are capable of distinguishing between them

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Carbajal, Guillaume. "Apprentissage profond bout-en-bout pour le rehaussement de la parole". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0017.

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Cette thèse s'insère dans le développement des systèmes de télécommunication mains-libres, en particulier avec des enceintes intelligentes en environnement domestique. L'utilisateur interagit avec un correspondant distant en étant généralement situé à quelques mètres de ce type de système. Les microphones sont susceptibles de capter des sons de l'environnement qui se mêlent à la voix de l'utilisateur, comme le bruit ambiant, l'écho acoustique et la réverbération. Ces types de distorsions peuvent gêner fortement l'écoute et la compréhension de la conversation par le correspondant distant, et il est donc nécessaire de les réduire. Des méthodes de filtrage existent pour réduire individuellement chacun de ces types de distorsion sonore, et leur réduction simultanée implique de combiner ces méthodes. Toutefois, celles-ci interagissent entre elles, et leurs interactions peuvent dégrader de la voix de l'utilisateur. Il est donc nécessaire d'optimiser conjointement ces méthodes. En premier lieu, nous présentons une approche de réduction de l'écho acoustique combinant un filtre d'annulation d'écho avec un post-filtre de suppression d'écho résiduel conçu de manière à s'adapter à différents modes de fonctionnement du filtre d'annulation. Pour cela, nous proposons d'estimer les coefficients du post-filtre en utilisant les spectres à court terme de plusieurs signaux observés, dont le signal estimé par le filtre d'annulation, en entrée d'un réseau de neurones. Nous montrons que cette approche améliore la performance et la robustesse du post-filtre en matière de réduction d'écho, tout en limitant la dégradation de la parole de l'utilisateur, sur plusieurs scénarios dans des conditions réelles. En second lieu, nous décrivons une approche conjointe de réduction multicanale de l'écho, de la réverbération et du bruit. Nous proposons de modéliser simultanément la parole cible et les signaux résiduels après annulation d'écho et déréverbération dans un cadre probabiliste et de représenter conjointement leurs spectres à court terme à l'aide d'un réseau de neurones récurrent. Nous intégrons cette modélisation dans un algorithme de montée par blocs de coordonnées pour mettre à jour les filtres d'annulation d'écho et de déréverbération, ainsi que le post-filtre de suppression des signaux résiduels. Nous évaluons notre approche sur des enregistrements réels dans différentes conditions. Nous montrons qu'elle améliore la qualité de la parole ainsi que la réduction de l'écho, de la réverbération et du bruit, par rapport à une approche optimisant séparément les méthodes de filtrage et une autre approche de réduction conjointe. En dernier lieu, nous formulons une version en ligne de notre approche adaptée aux situations où les conditions acoustiques varient dans le temps. Nous évaluons la qualité perceptuelle sur des exemples réels où l'utilisateur se déplace durant la conversation
This PhD falls within the development of hands-free telecommunication systems, more specifically smart speakers in domestic environments. The user interacts with another speaker at a far-end point and can be typically a few meters away from this kind of system. The microphones are likely to capture sounds of the environment which are added to the user's voice, such background noise, acoustic echo and reverberation. These types of distortion degrade speech quality, intelligibility and listening comfort for the far-end speaker, and must be reduced. Filtering methods can reduce individually each of these types of distortion. Reducing all of them implies combining the corresponding filtering methods. As these methods interact with each other which can deteriorate the user's speech, they must be jointly optimized. First of all, we introduce an acoustic echo reduction approach which combines an echo cancellation filter with a residual echo postfilter designed to adapt to the echo cancellation filter. To do so, we propose to estimate the postfilter coefficients using the short term spectra of multiple known signals, including the output of the echo cancellation filter, as inputs to a neural network. We show that this approach improves the performance and the robustness of the postfilter in terms of echo reduction, while limiting speech degradation, on several scenarios in real conditions. Secondly, we describe a joint approach for multichannel reduction of echo, reverberation and noise. We propose to simultaneously model the target speech and undesired residual signals after echo cancellation and dereveberation in a probabilistic framework, and to jointly represent their short-term spectra by means of a recurrent neural network. We develop a block-coordinate ascent algorithm to update the echo cancellation and dereverberation filters, as well as the postfilter that reduces the undesired residual signals. We evaluate our approach on real recordings in different conditions. We show that it improves speech quality and reduction of echo, reverberation and noise compared to a cascade of individual filtering methods and another joint reduction approach. Finally, we present an online version of our approach which is suitable for time-varying acoustic conditions. We evaluate the perceptual quality achieved on real examples where the user moves during the conversation

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Ollivier, Annabelle. "Nouvelle approche pour l'extraction de paramètres géophysiques des mesures en altimétrie radar". Phd thesis, Grenoble INPG, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00204475.

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Les radars altimètres embarqués à bord de satellites à plus de 800 km d'altitude permettent d'étudier des variations du niveau de la mer de l'ordre du centimètre ! Ils permettent aussi d'estimer la hauteur des vagues et la vitesse du vent le long des traces des satellites.
Ces paramètres sont estimés à partir des échos radar qui possèdent une forme caractéristique de la surface sur laquelle ils se réfléchissent.
La précision, la résolution et la qualité d'estimation de ces paramètres (hauteur de mer, hauteur des vagues, vitesse du vent...) sont des préoccupations permanentes pour l'exploitation et l'interprétation des mesures altimétriques.

Nous proposons dans cette thèse de réduire le niveau de bruit des mesures avant l'étape d'estimation c'est-à-dire sur les échos altimétriques.
Pour cela, nous exploitons leur corrélation spatiale en travaillant sur des matrices formées d'échos consécutifs.
Cette approche matricielle constitue une nouveauté dans le traitement du signal altimétrique. Son principal atout est de définir des sous-espaces vectoriels permettant de séparer l'information utile du bruit qui altère le signal.
Elle permet de définir des échos très peu bruités sans perdre l'information géophysique et avec une résolution maximale.
Nous établissons un traitement optimal au sens des moindres carrés s'appuyant sur des simulations et appliqué sur les données réelles de plusieurs altimètres.

Grâce aux échos débruités obtenus, les paramètres géophysiques sont extraits avec une précision accrue.
En réduisant le bruit haute fréquence, nous mettons en évidence une variabilité spatiale à plus fine échelle, jusqu'à présent noyée dans le bruit de mesure.
Cette méthode simple et efficace permet d'affiner la précision et la résolution des hauteurs de mer et des vagues estimées le long des traces des satellites.

En affinant la précision et la résolution des mesures le long des traces, on participe à la nouvelle orientation opérationnelle de l'altimétrie, tournée vers des utilisateurs et vers des études de plus en plus locales.

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Kinda, Bazile. "Acoustic remote sensing of Arctic Sea Ice from long term soundscape measurements". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00940393.

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La fonte rapide des glaces de l'Arctique dans le contexte actuel du réchauffement climatique est un sujet scientifique majeur de ces 30 dernières années. L'Arctique joue un rôle fondamental dans l'équilibre du climat et requiert une attention particulière. Les régions arctiques sont alors surveillées par des observations satellitaires et des mesures in-situ. L'impact climatique de la fonte totale de la glace arctique est encore mal connu. Des recherches sont donc nécessaires pour le suivi à long terme de l'Océan Arctique, en particulier la dynamique spatio-temporelle de la couverture de glace et ses conséquences sur les écosystèmes. La disparition de la banquise en Arctique sera progressivement accompagnée de l'installation d'activités industrielles saisonnières ou pérennes. Ceci a pour conséquences une modification des paysages acoustiques sousmarins de ces environnements jusqu'alors préservés des sources sonores anthropiques. La présente étude, portée sur les paysages acoustiques sous-marins des régions océaniques polaires du Canada, s'inscrit dans ce contexte sous deux axes. Le premier axe de notre étude concerne donc les conséquences directes de la disparition de la glace sur les paysages acoustiques sous-marins de l'Arctique et des mers subarctiques du Canada. Nous avons alors examiné le bruit ambiant, ses variations saisonnières ainsi ses pilotes environnementaux. Un algorithme dédié à l'estimation de cette composante du bruit océanique a été développé à cet effet, afin de constituer des séries temporelles longue durée. A travers des analyses statistiques, nous avons établi que les variables environnementaux responsables de la production du bruit de fond dépendent de l'état de la surface océanique et que pendant la période hivernale, ce bruit est piloté par les mêmes variables environnementales qui gouvernent la circulation océanique à grande échelle de l'Arctique. Le second axe abordé au cours de ce travail de thèse vise à évaluer le potentiel de l'acoustique passive comme moyen de monitorage de la dynamique spatio-temporelle de la banquise. Pour ce faire, nous avons identifié des événements acoustiques signant de phénomènes physiques sous la glace afin d'améliorer la compréhension de leur mécanisme de production. Nous avons ainsi pu lier divers transitoires acoustiques à des processus de déformation de la banquise.

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Wasik, Valentine. "Analyse de la précision d’estimation de deux systèmes d’imagerie polarimétrique". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4348.

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L’imagerie polarimétrique permet d’estimer certaines caractéristiques d’un milieu qui peuvent ne pas être révélées par imagerie d’intensité standard. Cependant, les mesures effectuées peuvent être fortement perturbées par des fluctuations inhérentes aux processus physiques d’acquisition. Ces fluctuations sont difficiles à atténuer, notamment à cause de la fragilité des milieux observés ou de l’inhomogénéité des images acquises. Il est alors utile de caractériser la précision des estimations qu’il est possible d’obtenir. Dans cette thèse, cette question est abordée au travers de deux applications d’imagerie polarimétrique : la microscopie non-linéaire de second harmonique résolue en polarisation (PSHG) pour l’analyse de l’organisation structurale d’objets biomoléculaires, et l’imagerie radar polarimétrique interférométrique à synthèse d’ouverture (PolInSAR) pour l’estimation des paramètres du couvert forestier. Pour la première application, la précision d’estimation en présence de bruit de Poisson est caractérisée pour l’ensemble des assemblages moléculaires présentant une symétrie cylindrique, ce qui permet notamment d'aboutir à une procédure de détection des mesures qui ne permettent pas d’atteindre une précision d’estimation requise. Pour l’imagerie PolInSAR, on analyse une modalité d'acquisition intéressante pour les futures missions satellitaires. En particulier, on étudie dans ce contexte la précision d'estimation de la hauteur de végétation en présence de bruit de speckle en s'appuyant sur l'analyse du contraste polarimétrique. Une interprétation simple des comportements de cette modalité d'acquisition est obtenue dans la sphère de Poincaré
Polarimetric imaging allows one to estimate some characteristics of a medium which might not be revealed by standard intensity imaging. However, the measurements can be strongly perturbed by fluctuations that are inherent in the physical acquisition processes. These fluctuations are difficult to attenuate, for instance because of the fragility of the observed media or because of the inhomogeneity of the obtained images. It is then useful to characterize the estimation precision that can be reached. In this thesis, this question is addressed through two polarimetric imaging applications: polarized-resolved second-harmonic generation non-linear microscopy (PSHG) for the analysis of the structural organization of biomolecular objects, and polarimetric interferometric synthetic aperture radar imaging (PolInSAR) for the estimation of vegetation parameters. For the first application, the estimation precision in the presence of Poisson noise is characterized for any molecular assembly that presents a cylindrical symmetry. This study results in particular in a procedure to detect the measurements that do not lead to a required precision. For PolInSAR imaging, we analyze an acquisition system that is interesting for future spatial missions. In particular, the estimation precision of the vegetation height is studied in this context in the presence of speckle noise by relying on the analysis of the polarimetric contrast. A simple interpretation of the behavior of this acquisition system is obtained in the Poincaré sphere

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Leong-Hoï, Audrey. "Etude des techniques de super-résolution latérale en nanoscopie et développement d'un système interférométrique nano-3D". Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD048/document.

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Ce manuscrit de thèse présente l’étude des techniques de super-résolution latérale en nanoscopie optique, qui est une des nouvelles techniques d'imagerie haute résolution, aujourd'hui largement utilisée en biophysique et en imagerie médicale, pour imager et caractériser des nanostructures, tout en conservant les avantages de l'imagerie optique en champ lointain comme un vaste champ, la visualisation et l’analyse en temps réel…Un des défis futurs de la microscopie 3D super-résolue est d’éviter l’utilisation des marqueurs fluorescents. La microscopie interférométrique fait partie des techniques d’imagerie 3D sans marquage permettant la détection de nanostructures. Pour améliorer le pouvoir de détection de ce système optique, un premier protocole de traitement d’images a été développé et implémenté, permettant ainsi de révéler des structures initialement non mesurables. Puis, pour améliorer la résolution latérale du système, une nouvelle technique combinant l’interférométrie et le principe du nano-jet photonique a été développée permettant l’observation d’objets de taille inférieure à la limite de diffraction de l’instrument optique
This manuscript presents the study of the lateral super-resolution techniques in optical nanoscopy, which is a new high-resolution imaging method now widely used in biophysics and medical imaging, to observe and measure nanostructures, with the advantages of far field optical imaging, such as a large field of view, visualization and analysis in real time…One of the future challenges of 3D super resolution microscopy is to avoid the use of fluorescent markers. Interferometric microscopy is a 3D label-free imaging technique enabling the detection of nanostructures. To improve the detection capability of this optical system, a first version of a protocol composed of image processing methods was developed and implemented, revealing structures initially unmeasurable. Then, to improve the lateral resolution of the system, a new technique combining interferometry and the principle of the photonic nano-jet has been developed, thus allowing the observation of objects of a size smaller than the diffraction limit of the optical instrument

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Gouedard, Pierre. "Techniques de corrélation : aspects méthodologiques et applications à la sub-surface". Phd thesis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00357045.

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Les méthodes traditionnelles d'analyse du sous-sol reposent sur l'utilisation de sources sismiques (naturelles ou artificielles). Elles sont ainsi limitées par le nombre, la puissance et le taux d'occurrence de ces sources. Récemment, une alternative à ces méthodes actives a été proposée, basée sur l'utilisation de champs diffus (bruit sismique ambiant ou coda de séismes). Ces méthodes passives permettent de reconstruire des fonctions de Green dans le milieu à partir de l'intercorrélation d'enregistrements entre toutes les paires d'un réseau. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les limites de ces techniques passives, afin d'en définir les champs d'application.
Ce travail est centré sur les petites échelles de la géophysique (10 m à 1 km) et aux hautes fréquences (5 à 50 Hz), où les propriétés du champ d'onde mettent souvent en défaut l'hypothèse de champ diffus du théoréme de corrélation. A partir de cas expérimentaux où la fonction de corrélation ne converge pas vers la fonction de Green, de nouvelles approches sont définies afin de retrouver malgré tout les propriétés du milieu.
L'importance de la distribution des sources de bruit pour les milieux non diffusant est mise en évidence. La caractérisation du champ d'onde est ainsi essentielle avant la mise en place de méthodes passives. Une étude comparative des méthodes l'imagerie active et passive est proposée. Elle montre que la résolution de l'imagerie passive est au moins aussi bonne que celle de l'imagerie active.
Enfin, une approche méthodologique est proposée pour l'étude du bruit ambiant, à partir d'outils issus de l'acoustique sous marine. Son application à l'étude de zones hydrothermales est discutée.

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Renalier, Florence. "Caractérisation sismique de sites hétérogènes à partir de méthodes actives et passives : variations latérales et temporelles". Phd thesis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00551441.

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La vitesse des ondes de cisaillement (Vs) est un parametre elastique permettant de caracteriser la compacite des formations superficielles. Il joue un role essentiel aussi bien en sismologie appliquee, dans l'estimation des effets de site ou du potentiel de liquefaction des sols, qu'en geotechnique pour la reconnaissance des glissements de terrain. Ce travail de these s'interesse aux differentes techniques sismiques permettant d'obtenir les valeurs de Vs a l'echelle de la dizaine a la centaine de metres de profondeur. Il vise a evaluer les capacites de ces methodes et a definir une strategie de reconnaissance des sites en fonction de leur complexite. La premiere partie du travail est consacree a l'evaluation de la fiabilite de l'inversion des ondes de surface pour des milieux stratifies horizontalement. En collaboration avec d'autres laboratoires europeens, les methodes de sismique active et passive ont ete appliquees sur 20 sites accelerometriques europeens pour lesquels des profils verticaux de Vs etaient disponibles a partir d'essais en forage. La comparaison des resultats montre que les profils de Vs obtenus par les techniques sismiques de surface sont comparables a ceux deduits des methodes en forage pour les sites mous (Vs30 < 600 m/s) mais fournissent des vitesses plus faibles pour les sites compacts. De plus, l'information fournie par les courbes de dispersion obtenues est apparue suffisante pour la caracterisation des sites selon la classification EC8. Sur la base des profils Vs mesures, une etude theorique sur l'inversion de la courbe de dispersion du mode fondamental de Rayleigh a ete realisee pour des sites presentant un contraste marque entre socle et sediments. Une strategie d'inversion en deux etapes, permettant de contraindre la profondeur du substratum durant l'inversion, a ete definie sur des cas synthetiques et a ete appliquee avec succes sur des cas reels stratifies horizontalement. Le cas de sites de geometrie plus complexe est aborde dans la deuxieme partie. L'inversion des courbes de dispersion obtenues par sismique active (donnees synthetiques et reelles) et passive (donnees synthetiques) au-dessus d'une interface en pente a fourni des profils de vitesse presentant un gradient de vitesse et une mauvaise estimation des vitesse et/ou profondeur du demi-espace. Une procedure a ete definie afin de detecter les sites 2D/3D, a partir des donnees des 20 sites accelerometriques europeens et des donnees du glissement de terrain d'Avignonet (Isere, France). Cette procedure, basee sur les observables de la sismique active (sismogrammes, spectrogramme spatial, comparaison de courbes de dispersion) et de la sismique passive (forme du rapport H/V, variations laterales de la frequence du pic H/V), vise a adapter le choix des techniques d'imagerie lors de la caracterisation de site. Dans la troisieme partie, la technique d'inter-correlation du bruit ambiant est appliquee au glissement de terrain d'Avignonet. Treize stations sismologiques ont ete deployees durant deux semaines sur le site et une inversion tomographique des temps d'arrivees mesures par inter-correlation a fourni des cartes frequentielles de vitesse de groupe des ondes de Rayleigh. L'inversion de ces donnees a permis d'obtenir une image 3D en Vs du glissement de terrain jusqu'a 100 m de profondeur. Enfin, l'evolution avec le temps des correlations calculees entre 2 stations permanentes sur le glissement suggere une legere diminution de la vitesse sismique au cours des trois ans d'enregistrement. Ces resultats montrent l'interet des techniques d'inter-correlation du bruit ambiant pour la reconnaissance tridimensionnelle de milieux heterogenes et le suivi temporel de l'activite des glissements de terrain.

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