Rozprawy doktorskie: „Modélisation de l'intensité des précipitations”

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Lamy, Chloé. "Impact du changement climatique sur la fréquence et l'intensité des sécheresses en Bretagne". Phd thesis, Université Rennes 2, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01059818.

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Par le passé la Bretagne a connu des épisodes de sécheresses très intenses. Peu communs pour des régions caractérisées par un climat océanique, ils ont eu des conséquences notables à l'échelle du territoire. De nombreuses activités socio-économiques sont ainsi apparues vulnérables face à ces évènements. Durant la sécheresse de 1976, l'agriculture fut particulièrement touchée, avec des pertes de récoltes importantes. La sécheresse est donc un risque important à l'échelle du territoire breton. Or, le changement du climat observé depuis plusieurs décennies amène des doutes quant à l'évolution des sécheresses en termes de fréquence et d'intensité. Cette thèse propose ainsi une analyse des caractéristiques des épisodes secs en Bretagne selon trois scénarios SRES du GIEC : B1, A1B et A2. Les sorties climatiques désagrégées utilisées ont été comparées, dans un premier temps, aux observations, afin de s'assurer de l'adaptabilité des jeux de données pour une analyse de ce type. Pour chacun des scénarios deux types de bilans hydriques ont été calculés. Ils permettent d'obtenir des valeurs de déficit d'évaporation, paramètre illustrant l'intensité des sécheresses, ainsi que des valeurs de réserve hydrique qui mettent en évidence les périodes d'assèchement et de recharge des sols. Les premiers bilans hydriques, de résolution de 8 km et au pas de temps mensuel, proposent une vision générale sur le comportement hydrique des sols bretons. Les seconds, de résolution kilométrique et au pas de temps journalier, apportent plus de précision quant aux secteurs vulnérables et à l'intensité probable des épisodes secs. On peut ainsi voir que des sécheresses exceptionnelles, similaires à celle de 1976, seraient régulièrement observées à la fin du 21ème siècle d'après le scénario A2. La comparaison avec un indice de sécheresse utilisé par Météo-France confirme les tendances régionales attendues au 21ème siècle d'après les trois scénarios SRES. Une approche agronomique est également proposée dans cette thèse afin d'apprécier les impacts de différentes types de culture sur la réserve hydrique des sols

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Martini, Tommaso. "statistical and probabilistic approaches to hydrological data analysis : rainfall patterns, copula-like models and first passage timeapproximations". Electronic Thesis or Diss., Pau, 2024. http://www.theses.fr/2024PAUU3051.

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L'analyse des données de précipitations et la modélisation des nombreuses variables associées sont essentielles dans des domaines tels que l'agriculture, l'écologie et l'ingénierie, et reposent sur des archives historiques en raison de la complexité des systèmes hydrologiques. Les séries de précipitations quotidiennes obtenues à partir de réseaux de pluviomètres sont parmi les plus utilisées. Un modèle fiable et flexible pour un site unique est crucial pour développer des modèles multi-sites plus complexes tenant compte des corrélations spatiales observées dans un réseau dense de stations. Compte tenu de l'intérêt croissant pour l'étude des cycles de pluie et de sécheresse, les modèles discrets en deux parties, qui séparent l'occurrence des précipitations de leur quantification, sont des outils utiles pour décrire les précipitations quotidiennes à une station. Dans ce contexte, nous examinons d'abord la modélisation des temps d'inter-arrivée des précipitations à l'aide de la famille Hurwitz-Lerch-Zeta et de deux autres distributions associées, jamais utilisées dans ce cadre. Basée sur les relations entre les temps d'inter-arrivée et d'autres variables temporelles, une méthodologie pour leur modélisation et analyse empirique est détaillée. Cette procédure, ainsi que la performance d'ajustement des distributions susmentionnées, est démontrée sur un ensemble de données couvrant divers régimes de précipitations.La modélisation fiable des variables de précipitations est également cruciale pour aborder le changement climatique. Un point de départ pour détecter ces changements est la modélisation multivariée des variables de précipitations, car des changements dans leurs inter-relations peuvent refléter des altérations climatiques régionales. Les copules sont bien connues et appréciées pour leur flexibilité, mais elles perdent leur efficacité avec les vecteurs aléatoires discrets, compromettant leur unicité et entraînant des incohérences qui minent les procédures inférentielles typiques des cas continus. Récemment, Gery Geenens a proposé une nouvelle approche fondée sur des idées historiques liées à l'analyse des tableaux de contingence. Ses idées théoriques, combinées à la procédure d'ajustement proportionnel itératif, ouvrent la voie à de nouveaux modèles (semi-paramétriques ou paramétriques) pour des vecteurs aléatoires discrets bivariés à support fini. Pour cela, nous démontrons une décomposition de type Sklar d'une fonction de masse de probabilité discrète bivariée entre ses marges et une fonction de masse de probabilité copule, sur laquelle reposent les modèles mentionnés. Les procédures d'inférence et d'ajustement sont étudiées théoriquement et empiriquement.L'impact des précipitations sur les masses d'eau et les surfaces terrestres est aussi important que leur modélisation. Par exemple, déterminer le temps nécessaire pour que les précipitations fassent dépasser les niveaux des rivières au-delà d'un seuil de crue est essentiel pour la prévision et la gestion des inondations. Plus généralement, il est souvent crucial de déterminer le moment où certains seuils hydrologiques sont franchis par une quantité hydrologique donnée. Lorsque cette valeur est modélisée par un processus stochastique, le problème se reformule en termes de temps de passage initial. Dans ce contexte, le calcul pratique de la densité de probabilité et de la fonction de distribution du temps de passage initial est délicat. Nous proposons une méthode d'approximation basée sur une expansion en série. Les résultats théoriques sont accompagnés de discussions sur les aspects computationnels. Des expériences numériques étendues sont menées pour le mouvement brownien géométrique et le processus de Cox-Ingersoll-Ross
Analysis of rainfall data and subsequent modeling of the many variables concerning rainfall is fundamental to many areas such as agricultural, ecological and engineering disciplines and, due to the complexity of the underlying hydrological system, it relies heavily on historical records. Daily rainfall series obtained from rain gauge networks are arguably the most used. A reliable and flexible single site model is the fundamental starting point of any more complex multi-site model taking into account the spatial correlations arising when observing a dense network of stations. Given the ever-growing interest in analysing the alternance between period of continuous rainfall and periods of drought, two-part discrete time models accounting separately for rainfall occurrence and rainfall amount processes are an useful tool to describe the behaviour of daily rainfall at a single station. In this context, we initially investigate the modeling of daily rainfall interarrival times through a family of discrete probability distributions known as the Hurwitz-Lerch-Zeta family, along with two other distributions which are deeply related to the latter and have never been considered with this aim. Building up on the relationships between the interarrival times and certain other temporal variables, a methodology for their modeling and empirical analysis is detailed. The latter procedure and the fitting performance of the aforementioned distributions is shown on a dataset composed of a variety of rainfall regimes.Moreover, being able to provide reliable modeling of rainfall related variables is essential in the well known issue of climate change. A starting point in detecting change is the multivariate modeling of rainfall variables, as a perceivable shift in the inter-relationships between these could reflect climate changes in a region. In this context, copulas are well known and valued for their flexibility. However, they lose their charm when dealing with discrete random vectors. In this case, the uniqueness of the copula is compromised, leading to inconsistencies which basically break down the theoretical underpinnings of the inferential procedures commonly used in the continuous case. Recently, Gery Geenens made a compelling case for a new approach, grounding its beliefs in historical ideas regarding the statistical analysis of contingency tables. The theoretical insights he gives, coupled with a computational tool known as iterative proportional fitting procedure, open up the path to our development of novel (semi-parametric or parametric) models for finitely supported bivariate discrete random vectors. With this aim, we prove a sklar-like decomposition of a bivariate discrete probability mass function between its margins and a copula probability mass function, on which the previously mentioned models hinge upon. Related inferential and goodness of fit procedures are investigated, both theoretically and empirically.Of the same significance as modeling the behavior of rainfall is its impact on water bodies and land surfaces. For istance, understanding the time it takes for rainfall to cause river levels to exceed a flood stage is of paramount importance for flood prediction and management. More in general, it is often crucial to determine the time at which certain hydrological thresholds are crossed by some hydrological quantity. When the latter's value in time is modelled by a stochastic process, the problem mentioned above can be restated in terms of the well known first passage time problem. In this context, a practical closed form computation of the first passage time probability density and distribution function is a delicate issue. Regarding this, we propose an approximation method based on a series expansion. Theoretical results are accompanied by discussions on the computational aspects. Extensive numerical experiments are carried out for the geometric Brownian motion and the Cox-Ingersoll-Ross process

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Gueye, Abdou Karim. "Modélisation statistique des précipitations quotidiennes au Sénégal". Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066439.

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L’agriculture en Afrique de l’Ouest, vitale pour les populations locales, est extrêmement dépendante de la saison des pluies estivale et de ses fluctuations quotidiennes. Les objectifs de cette thèse sont de caractériser les événements météorologiques d’échelle synoptique sur le Sénégal et de mesurer leur impact sur la structure et la modulation du cycle saisonnier des pluies quotidiennes sur le Sénégal et à l'échelle plus locale. Pour cela on a appliqué le concept de régimes de temps en utilisant les variables de pression au niveau de mer et de vent au niveau de pression 850 hPa tirées des réanalyses atmosphériques du NCEP/NCAR sur les moussons d’été de 1979 à 2002. Cette approche s’appuie sur la classification des cartes topologiques auto organisatrices de Kohonen, qui est une famille des réseaux de neurones artificiels à apprentissage non supervisé, combinée à une classification ascendante hiérarchique. Dans un premier temps, une famille composée de neuf régimes de temps a été définie en éliminant l’influence des échelles de temps saisonnière et interannuelle. Une approche similaire a été aussi développée en éliminant cette fois ci le cycle saisonnier moyen mais en conservant la variabilité interannuelle. Cette approche permet aussi d’utiliser les régimes de temps dans un contexte opérationnel de prévision. On a trouvé une association forte entre ces deux familles de régimes de temps qui ont elles aussi un lien fort avec les précipitations quotidiennes au Sénégal. D’autre part, on a développé une méthodologie mixte de modélisation des précipitations sur le Sénégal en combinant l’algorithme d’apprentissage des cartes topologiques de Kohonen avec les sorties de précipitations fournies par les réanalyses ERA40. Ce modèle mixte améliore fortement la modélisation des précipitations les plus intenses, présentes en particulier au sud du Sénégal. Dans ce contexte l’information contenue dans la classification en régimes de temps n’a pas un impact significatif.

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Le, Cam Vaissade Marie-Noëlle. "Modélisation diagnostique des précipitations : formation des précipitations dans la partie convective d'une ligne de grains tropicale". Clermont-Ferrand 2, 1988. http://www.theses.fr/1988CLF21087.

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Un modele diagnostique est developpe afin de simuler la formation des precipitations dans les nuages reels. Ce modele est base sur l'utilisation conjointe d'un champ de vent deduit de donnees de radar doppler et d'equations de conservation pour la temperature, la vapeur d'eau et l'eau condensee. Il est bidimensionnel et ne considere que la phase liquide de l'eau. Le schema microphysique est spectral et fournit une description detaillee des processus microphysiques. Chaque partie de memoire presente et eventuellement complete un article ou une communication. Dans la premiere partie, on presente le modele et un ensemble de tests de sensibilite. Le modele est ensuite utilise pour etudier la formation des precipitations dans la partie convective d'une ligne de grains tropicale. Le bon accord entre donnees experimentales et resultats de simulation semble prouver l'action preponderante des processus en phase liquide dans la formation des precipitations convectives. Enfin, les champs microphysiques sont compares a ceux deduits d'une version du modele utilisant une parametrisation de la microphysique. Les caracteristiques generales des champs ne dependent pas du schema microphysique. Par contre, le taux de production des precipitations dans la zone d'ascendance et le taux de refroidissement du a leur evaporation sont sensibles a la description de la microphysique. Dans la deuxieme partie, on analyse les spectres des gouttes en fonction des caracteristiques du champ des vent et on montre comment la dynamique de l'ecoulement peut affecter l'efficacite des processus microphysiques. En particulier, on montre que dans les zones d'ascendance du nuage, le spectre des gouttes ne peut atteindre un etat d'equilibre. La troisieme partie presente une comparaison des champs restitues du modele avec ceux deduits du modele diagnostique de hauser et amayenc qui est base sur l'utilisation d'une relation empirique entre eau precipitante et reflectivite. On deduit de cette etude qu'une description explicite de la microphysique est souhaitable pour evaluer avec precision la quantite et la repartition des precipitations dans les zones convectives du nuage

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Le, Bris Stéphanie. "Le réentraînement à l'effort des patients coronariens : étude de l'intensité et modélisation". Montpellier 1, 2004. http://www.theses.fr/2004MON14004.

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Nos connaissances actuelles sur les effets du reentrainement (ree) des patients coronariens sont issues d'etudes analytiques. Ce type d'etude consiste a identifier les effets du ree sur des fonctions ou des aptitudes des patients, a partir d'une comparaison entre 1) patients reentraines versus patients non reentraines, 2) patients avant versus patients apres le ree. L'objectif de cette these etait d'etudier les effets du ree des patients coronariens par une nouvelle approche reposant sur l'etude des reponses de l'organisme sous un aspect global ou synthetique. Cette nouvelle approche s'est inspiree de la modelisation de l'entrainement des sportifs en respectant les recommandations internationales sur les modalites de prescription du ree des patients coronariens. Dans un premier temps, nous avons etudie un point de divergence sur les differentes intensites de ree prescrites dans la litterature en phase 2 de readaptation cardiovasculaire. Dans un deuxieme temps, nous avons etabli un programme de ree s'inspirant tres fortement de l'entrainement des athletes afin de justifier l'application du modele mathematique utilise. Ce travail nous a permis de valider l'application de notre modele au ree effectue. Puis, nous avons teste la modelisation du ree effctue par les patients coronariens engages en phase 2 de readaptation cardiovasculaire. Nous avons utilise cette nouvelle approche d'etude des effets du ree comme outil d'evaluation et de comparaison de deux modalites de ree (haute versus basse frequence de ree). Enfin, suite a ces travaux de modelisation, l'evaluation des effets du ree des la fin du programme nous a semble incomplete car sous-estimee, d'ou la mise en place d'un travail sur l'evolution de la tolerance a l'exercice durant une periode de post-training. Au total, cette these s'inscrit dans une finalite d'amelioration de la prise en charge des patients coronariens par l'obtention d'informations specifiques susceptibles de deboucher sur une planification rationnelle du ree de ces patients.

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Yahyaoui, Abdelaziz. "Variabilité spatiale et modélisation statistique des précipitations du Maroc cisatlasique et transatlantique". Nice, 1996. http://www.theses.fr/1996NICE2034.

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Ce travail porte sur la variabilité spatiale et la modélisation statistique des précipitations du Maroc cisatlasique et transatlantique. Il s'appuie sur les séries annuelles mensuelles et journalières de 16 stations pendant la période allant de 1958 à 1987. Quatre parties constituent l'ossature de cette thèse : - La première est une présentation du terrain, du contexte météorologique, de la problématique et des données utilisées. - La seconde partie traite les données annuelles après avoir critiqué les séries par la méthode des doubles-masses, des résidus de régression et de L'A. C. P. Le comblement des lacunes est effectué à partir des vecteurs régionaux. Le second volet consiste en une modélisation statistique des séries annuelles par la loi de Gauss qui s'avère adéquate généralement pour les stations marocaines. La loi racine-normale est parfois préférable quand les pluies annuelles sont faibles. Une régionalisation des précipitations annuelles conclue cette partie. - La troisième partie de cette thèse est consacrée aux pluies mensuelles. Une approche statistique des pluies supérieures à un seuil (o,1 mm) par le modèle de Fuller y figure, ainsi qu'une étude sur les régimes mensuels. Les gradex mensuels et la fréquence des pluies nulles (FO) y sont étudiés également. Cette partie comporte aussi une régionalisation des pluies mensuelles moyens, brutes et des gradex. - La quatrième et dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude des pluies journalières extrêmes. Ces dernières sont ajustées par le modèle de Fuller quand il s'agit des pluies journalières maximales mensuelles et par le modèle de Gumbel qui rend bien compte des pluies journalières maximales annuelles. Une régionalisation des pluies journalières par une analyse en composantes principales conclue ce travail. Les différents résultats auxquels aboutit ce travail sont exposés dans la conclusion générale. Une centaine de références bibliographiques, une dizaine de cartes, quinze tableaux et dix annexes constituent la partie illustration de cette thèse
The title given to the whole work is spatial variability and statistical modelisation of rains in cisatlasic and transatlantic Morocco it is based on the data given by 16 stations from 1958 to 1987. Four different parts will be developped : - The first deals with the area which will be studied, the meteorological context, the problems raised and data used in the work. -The second part deals which the annual data after criticizing the series using the doublesmass, principal components and regression residues methods. The lacks in the data were filled by the regional vectors method. The second subdivision of this part is a statistical modelisation of the annual series by the law of Gauss which seems appropriate to explain the annual distribution over the different Moroccan stations. When the average of the annual rains is low, the distribution is normal-root. The principal components exhibits sets of stations characterised by coherent time and spatial variations. - The third deals with the monthly rains. A statistical approach of the quantity of rain higher than o,1 mn by the fuller law and also the study of the average, regimes and gradex. - The fourth part deals with the study of the daily rains approched by the fuller law (montly maxima) and the gumbel's law for the annual maxima the final results are shown in the general conclusion. The illustration is composed of : 12 maps, 98 bibliographical references, 33 drawings, 8 tables and 10 riders

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Sebille, Quentin. "Modélisation spatiale de valeurs extrêmes : application à l'étude de précipitations en France". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1244/document.

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Les précipitations extrêmes en France sont responsables de phénomènes d'inondations entraînant la perte de vies humaines et des millions d'euros en dégâts matériels. Mesurer le risque associé à ces événements météorologiques rares fait appel à la théorie statistique des valeurs extrêmes, qui propose plusieurs approches permettant d'évaluer des scénarios catastrophes. Cette thèse s'intéresse en particulier à trois mesures de risque faisant intervenir à la fois des lois de probabilité jointes et des méthodes de prédiction spatiale liées à la géostatistique.Dans un premier temps, plusieurs modèles spatiaux de valeurs extrêmes construits sur des données de maxima annuels sont évalués dans une étude comparative sous la forme d'un article. La comparaison des méthodes est menée en se servant de simulations construites à partir de données réelles de maxima annuels de précipitations en France et porte sur des critères liés aux deux mesures de risque que sont le niveau de retour centennal et le coefficient extrémal.Un modèle en particulier, le processus max-stable et hiérarchique de Reich et Shaby (2012) est étudié en détail et fait l'objet d'une implémentation sous la forme d'un package R dédié à la simulation et à l'estimation par cette méthode.Dans un second temps, les données journalières dépassant un seuil élevé sont modélisées dans un cadre spatial dans le but d'estimer une probabilité d'échec conditionnelle. Plusieurs estimateurs de cette mesure sont proposés en se concentrant d'une part sur des méthodes paramétriques liées aux processus Pareto et d'autre part sur deux approches non paramétriques. Les méthodes sont construites de sorte que la dépendance temporelle observable dans les valeurs journalière soit prise en compte lors de l'estimation.Tout au long de la thèse, les méthodes développées sont appliquées sur des données journalières de précipitations en France
Extreme precipitation in France are responsible for flooding events that cause people's deaths and billions of euros in material damage. Measuring the risk associated to these rare meteorological events is possible thanks to the extreme value theory which allows the estimation of such catastrophic scenarios. This thesis focus on three risk measures involving joint probabilities and spatial prediction methods related to geostatistics.In a first time, several spatial models for extreme values built on annual maxima are evaluated in a comparative study in the form of an article. This comparison is performed using simulated data from real annual maxima of precipitation in France. It is also based on two criteria linked to risk measures: the hundred years return level and the extremal coefficient. One particular model is presented in details: the one of Reich and Shaby (2012). This model is implemented under a R package entirely dedicated to its estimation and simulation procedures.In a second time, exceedances of spatial daily data are modelled in order to estimate a conditional failure probability. Several estimators of this measure are proposed, based on the one hand on parametric methods involving Pareto processes and on the other hand on non parametric approaches. The temporal dependence in extremes is also considered with care when estimating this probability.Along this thesis, the methods are applied on daily data of precipitation in France

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Hammami, Ramzi. "Modélisation par des processus stochastiques de l'intensité et du spectre des atomes dans un plasma". Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4711/document.

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L'étude des propriétés radiatives des plasmas est un outil important pour réaliser le diagnostic des plasmas. Cette thèse analyse les modélisations de diagnostic utilisant une approche stochastique. La méthode consiste à modéliser un paramètre plasma fluctuant avec une évolution par paliers séparés par des sauts instantanés. Le paramètre plasma est échantillonné selon une fonction de densité de probabilité (PDF), et son évolution est gouvernée par une distribution de probabilités de temps d'attente (WTD), qui est liée à la fonction d'autocorrélation du paramètre plasma considéré. Après une partie théorique présentant les bases de notre modèle stochastique, nous nous intéressons dans une seconde partie à l'application de ce dernier à la cinétique des populations atomiques dans un plasma turbulent et à l'élargissement Stark des raies de l'hydrogène.Nous étudions d'une part l'effet des fluctuations de la température sur les abondances ioniques du carbone dans des conditions des tokamaks, et à un système atomique simplifié des raies de Balmer afin de préparer un diagnostic de la turbulence. Nos résultats montrent que les fluctuations modifient les populations atomiques des systèmes étudiés. Nous intéressons aux profils Stark des raies de Lyman de l'hydrogène pour une seconde application dans un plasma supposé à l'équilibre thermodynamique. Dans ce cas, c'est le microchamp électrique de la composante ionique du plasma qui est modélisé par un processus stochastique. La particularité de cette étude est qu'elle explore pour des températures de l'ordre de l'eV, le régime intermédiaire entre l'approximation statique à haute densité, et l'approximation d'impact à faible densité
The study of radiative properties of the plasmas (spectra and line intensities) is an important tool for achieving the diagnostic of plasmas. This thesis analyses diagnostic modeling using a stochastic approach. The method consists in modeling a fluctuating plasma parameter by a stepwise constant evolution separated by instantaneous jumps. The plasma parameter is sampled according to a probability density function (PDF), and its evolution is governed by a waiting time (WTD) which is related to the autocorrelation function of the considered plasma parameter. After presenting the theoretical foundations of our stochastic model, we are interested in a second part to the application of the latter for the kinetics of atomic populations in a turbulent plasma and to the Stark broadening of hydrogen line shapes. We apply our model to study the effect of temperature fluctuations on the ion abundances of carbon in conditions that may be encountered in thermonuclear fusion machines (tokamaks) and to a simplified atomic system of Balmer lines, with the aim of preparing a turbulence diagnostic based on line ratios. Our results and show that retaining fluctuations modifies the atomic populations of the system studied.We focus our interest on Stark profiles in a plasma assumed to be in thermodynamic equilibrium for our second application. In this case, it is the electric plasma microfield which is modeled by a stochastic process. The distinctive feature of this study is that it explores, for temperatures of the order of the eV, the intermediate regime between the static approximation at high density, and the impact approximation at low density

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Lepioufle, Jean-Marie. "Modélisation spatio-temporelle d'un champ de pluie : application aux pluies journalières du bassin versant de la Loire". Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0109.

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Les précipitations au sol, bien que représentées par des informations clairsemées, peuvent être modélisées par un processus spatio-temporel intermittent : superposition d'un champ de variabilité en soi et d'un champ d'indicatrice de pluie, ensemble soumis à une advection. La géostatistique permet d'établir les liens entre la structure spatio-temporelle et l'évolution des caractéristiques statistiques avec le support de mesure temporel (cumul pluviométrique). Ce travail pose les bases d'une modélisation spatio-temporelle effective des champs pluvieux, basée sur l'identification d'un processus à partir des caractéristiques statistiques les plus importantes pour l'hydrologie : l'espérance mathématique et la variance des pluies pour différentes durées. Une application est faite à partir des pluies journalières du bassin versant de la Loire pour fournir des événements pluvieux réalistes allant de un à dix jours
In spite of the sparse measurement informations, rainfall fields can be modelled as a space-time intermittent process : superimposition of inner variability field and rainfall indicator field, both influenced by advection. Geostatistics permits to link the space-time structure and the evolution of statistical characteristics with temporal support size. This work proposes a space-time modelisation of an effective rainfall field based on significant statistical characteristics in the point of view of hydrology : mathematical expectation and variance of rainfall for different duration. An implementation is done from daily rainfall over the Loire basin in order to provide realistic rainfall events with a duratioin of one day to 10 days

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Hammouda, Ali. "Connaissance et modélisation des précipitations pour l'hydrologie urbaine à travers l'exemple de l'agglomération nancéienne". Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10111.

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La premiere partie de cette etude est consacree a la caracterisation de la pluviometrie locale en milieu urbain. Nous avons propose une methodologie, basee sur une definition de l'averse qui prend en compte le developpement spatiale de la pluie, pour caracteriser l'intensite moyenne maximale et effectue une classification, des evenements pluvieux enregistres sur l'agglomeration nanceienne, en fonction des caracteristiques pluviomeriques les plus significatives vis-a-vis des objectifs poursuivis par les gestionnaires des reseaux d'assainissement. La deuxieme partie est consacree au passage de la pluie ponctuelle a la lame d'eau moyenne. L'interpolation des champs des precipitations est realisee a partir de deux approches : la premiere probabiliste (le krigeage) et la seconde deterministe (recherche d'epicentre). A chaque fois nous avons determine les limites d'appliclations de ces methodes en milieu urbain et les erreurs d'estimation associees a leur utilisation pour le calcul de la lame d'eau. Enfin, la troisieme partie est consacree a une etude de faisabilite de l'utilisation du radar meteorologique de nancy associe au reseau de pluviographe de l'agglomeration. Apres correction et calibration des images radar, une comparaison radar-pluviographes est effectuee. L'accent est mis sur la coherence entre la structure spatiale des precipitations observee par le radar et celle determiner par les pluviographes. Un outil de visualisation et d'animation des images radar est elabore
Thne first part of this study is devoted to charcterization of local pluviometry in urban area. We have suggested a methodology based on a definition of the shower which takes into account the spatial development of rain to characterize the maximal average intensity, and we have carried out a classification of the rainy events registered on nancy urban area according to the most significant pluviometric characteristics in relation to the objectives which are pursued. The second part is devoted to the passage of punctual rain to the average aerial rainfall. The interpolation of rainfall fields is carried aout from two different approaches : the kriging, and the research of epicentre. We have determined each time the limits of application and the errors of reckoning of these interpolation techniques when used for the calculation of rainfall fields. The third part is devoted to a study of the potential use of radar rainfall measurment of nancy associated to the network of rain gauges in the urban area. A comparison between the data of the radar an the rain gauges is made. The amphasis is laid on the coherence between the spatial structure of rainfall which is observed by the radar and the one which is given by rain gauges. A tool of visualization of radar pictures is elaborated

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Mallet, Cécile. "Modélisation statistique appliquée à la propagation atmosphérique des ondes électromagnétiques et à l'observation des précipitations". Habilitation à diriger des recherches, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00672039.

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Dans la troposphère, le rayonnement électromagnétique hyperfréquence interagit avec la matière suivant trois processus : l'absorption par les molécules de gaz et d'eau, la diffusion due à la redirection de l'onde par les hydrométéores, et l'émission par les particules absorbantes d'un rayonnement naturel incohérent. Mes travaux ont pour base commune ces processus d'interaction des ondes électromagnétiques avec l'atmosphère, et concernent deux domaines distincts : la télédétection spatiale de l'atmosphère et les télécommunications Terre-satellite. J'ai développé une méthodologie originale de mise au point d'algorithmes neuronaux pour l'observation de l'atmosphère à partir de capteurs hyperfréquences passifs. Mes travaux ont mis en évidence la capacité des réseaux de neurones à restituer les paramètres physiques des phénomènes sous-jacents aux observations. Une amélioration des performances globales de la restitution des grandeurs atmosphériques est obtenue grâce à la modélisation de relations non linéaires que permet cette approche. Les perspectives multiples qu'offrent, en géophysique, l'emploi d'une architecture neuronale modulaire, ou l'utilisation des cartes de Kohonen, sont soulignées. L'évolution des systèmes de télécommunication hyperfréquence par satellites, pousse à utiliser des fréquences de plus en plus élevées. Aux fréquences supérieures à 20 GHz l'atmosphère est à l'origine de la dégradation de la qualité des liaisons. Je présenterai les campagnes de mesures, et les travaux de modélisation réalisés, dans le cadre de la mise au point de nouvelles techniques de lutte contre les affaiblissements (Fade Mitigation Technique). L'originalité de mes recherches relatives à la modélisation du canal de propagation réside dans l'usage de modélisations statistiques du type TARIMA GARCH, qui s'attachent, plutôt que de prévoir le comportement moyen du processus, à prévoir la variabilité et donc le risque d'un comportement extrême.

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Oettli, Pascal. "Précipitations et relief en Afrique orientale et australe : modélisations statistiques et géostatistiques". Phd thesis, Université de Bourgogne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00332970.

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Ce travail a un double objectif : à travers les exemples est- et sud-africain, mieux comprendre l'influence du relief sur l'organisation spatiale des précipitations et spatialiser les données pluviométriques ponctuelles en fonction du relief. Ce travail tente d'appliquer à des régions tropicales et sub-tropicales une méthodologie en partie dérivée de méthodologies précédemment définies dans les régions extra-tropicales.
Dans un premier temps, un modèle issu d'une régression linéaire multiple, basée sur une décomposition, à différentes échelles spatiales, de l'information topographique en descripteurs, aide à mieux comprendre le lien entre précipitations et topographie. En Afrique de l'Est, les effets de versants sont très importants pour expliquer la répartition spatiale des précipitations, ainsi que l'effet sommital (sommet isolé ou crête). En Afrique du Sud, c'est principalement un gradient sud-ouest/nord-est dans les précipitations qui ressort, atténuant l'influence de la topographie. Ce gradient est toutefois moins marqué en fin de saison des pluies.
Dans un deuxième temps, le modèle de précipitation est amélioré par la modélisation géostatistique des erreurs du modèle statistique. Cette combinaison aboutit à un modèle multiplicatif, servant à reconstituer, pour les cartographier, des champs pluviométriques mensuels moyens, dans chacune des régions. La cartographie obtenue montre des capacités plus que satisfaisantes du modèle à reproduire la variabilité spatiale des précipitations moyennes, notamment en Afrique de l'Est.
Dans un troisième temps, l'évolution interannuelle de l'organisation des précipitations mensuelles en fonction du relief est étudiée. D'une année sur l'autre, une partie inégale de la distribution des précipitations est expliquée par les modèles de précipitations. Une méthodologie originale est aussi mise en place afin de déterminer s'il existe des distributions spatiales récurrentes des précipitations (des modes), liées aux mêmes descripteurs du relief. Dans cette recherche de modes récurrents dans l'organisation spatiale des précipitations ne ressortent, en Afrique de l'Est, que les mois de transition entre saison pluvieuse et saison sèche. Ces modes sont associés à des anomalies récurrentes dans la circulation atmosphérique de plus large échelle, principalement liées aux phases d'installation/retrait des moussons d'été et d'hiver.

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Therrien, Charles. "Établissement d'une courbe de correction des précipitations solides en fonction de l'intensité du vent et validation par l'utilisation de modèles de simulation de la couverture de neige". Thesis, Université Laval, 2005. http://www.theses.ulaval.ca/2005/22934/22934.pdf.

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

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

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Akrour, Nawal. "Simulation stochastique des précipitations à fine échelle : application à l'observation en milieu urbain". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV014/document.

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Les précipitations ont une très grande variabilité sur une large gamme d'échelles tant spatiale que temporelle. Cette variabilité est une source importante d'incertitude pour la mesure, les applications et la modélisation, et au-delà pour la simulation et la prévision. De plus, les précipitations sont des processus extrêmement intermittents et possèdent plusieurs régimes d’invariance d’échelle. Le générateur de champ précipitant développé au cours de la thèse est basé sur la modélisation statistique de l’hétérogénéité et de l’intermittence des précipitations à fine échelle. L’originalité de la modélisation repose en partie sur l’analyse de données observées par un disdromètre à très fine résolution. Cette modélisation qui diffère des modèles existants dont la résolution est plutôt de l’ordre de la minute, voire de l’heure ou du jour, permet d’obtenir des simulations dont les propriétés sont réalistes sur une large gamme d’échelle. Ce simulateur permet de produire des séries chronologiques dont les caractéristiques statistiques sont similaires aux observations aussi bien à l’échelle de simulation (15s) qu’après dégradation (1h et 1 jour). Les propriétés multi-échelles du simulateur sont obtenues grâce à une approche hybride qui repose sur une simulation à fine échelle des évènements de pluie par un générateur multifractal associé à une simulation du support basée sur une hypothèse de type Poissonienne. Une étape de re-normalisation des taux de pluie assure l’adaptation du générateur à la zone climatique considérée.Le simulateur permet la génération de cartes 2D de lames d’eau. La méthodologie développée pour les séries chronologiques est étendue au cas 2D. Le simulateur stochastique multi-échelle 2D ainsi développé reproduit les caractéristiques géostatistiques et topologiques à la résolution de 1x1 km2. Ce générateur est utilisé dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un nouveau système d’observation des précipitations en milieu urbain. Le principe de ce système repose sur l’utilisation de mesures opportunistes de l’affaiblissement subit par les ondes radios émises par les satellites géostationnaires TV-SAT dans la bande 10.7-12.7 GHz. De façon plus spécifique on suppose que les terminaux de réception TVSAT installés en ville chez les particuliers sont capables de mesurer de tels affaiblissements. A ce stade de l’étude nous ne disposons pas de telles observations. L’étude s’appuie donc sur des cartes de précipitations issues du générateur 2D et d’un réseau de capteur hypothétique. Le système d’observation envisagé permettra d’estimer les champs de précipitation (30x30 Km2) et avec une résolution spatiale de 0.5x0.5 Km2
Precipitations are highly variable across a wide range of both spatial and temporal scales. This variability is a major source of uncertainty for the measurement and modeling, also for the simulation and prediction. Moreover, rainfall is an extremely intermittent process with multiple scale invariance regimes. The rain-field generator developed during the thesis is based on the fine-scale statistic modeling of rain by the mean of its heterogeneity and intermittency. The modeling originality partially rest on the analysis of fine-scale disdrometer data. This model differs from other existing models whose resolution is roughly a minute or even an hour or a day. It provides simulations with realistic properties across a wide range ofscales. This simulator produces time series with statistical characteristics almost identical to the observations both at the 15s resolution and, after degradation, at hourly or daily resolutions. The multi-scale properties of our simulator are obtained through a hybrid approach that relies on a fine scale simulation of rain events using a multifractal generator associated with a rain support simulation based on a Poissonian-type hypothesis. A final re-normalization step of the rain rate is added in order to adapt the generator to the relevant climate area. The simulator allows the generation of 2D water-sheets. The methodology developed in the first part is extended to the 2 Dimension case. The multi-scale 2D stochastic simulator thus developed can reproduce geostatistical and topological characteristics at the spatial resolution of 1x1 km2.This generator is used in the scope of the feasability study of a new observation system for urban area. The principle of this system is based on the opportunistic use of attenuation measurements provided by geostationary TV satellites which radio waves lay in the 10.7 to 12.7 GHz bandwidth. More specifically it is assumed that the SAT-TV reception terminals installed in private homes are able to measure such attenuations. At this stage of the study we do not have such observations. The study is therefore based on rainfall maps generated using the 2D generator in addition to a hypothetical sensor network. The considered observation system will allow to estimate precipitation fields (30 x 30 km2) with a spatial resolution of 0.5x0.5 km2

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Verrier, Sébastien. "Modélisation de la variabilité spatiale et temporelle des précipitations à la sub-mésoéchelle par une approche multifractale". Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734327.

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Les précipitations sont caractérisées par une variabilité extrême sur une large gamme d'échelles spatiales et temporelles. Elles résultent de phénomènes non linéaires qui produisent des extrêmes violents et localisés difficiles à représenter dans les modèles météorologiques. Il est alors souhaitable de pouvoir disposer de représentations stochastiques susceptibles de reproduire les propriétés statistiques des précipitations aux différentes échelles. Une famille de candidats possibles est constituée par les cascades multifractales, initialement introduites en mécanique statistique de la turbulence. Dans ce travail, nous considérons le modèle des " multifractales universelles " (Schertzer & Lovejoy, 1987), qui permet de caractériser les propriétés statistiques d'un champ d'un point de vue multi-échelle au moyen de trois paramètres fondamentaux (" universels "). Nous avons appliqué des outils d'analyse multifractale à des jeux de données de précipitations représentatifs de la variabilité à la sub-mésoéchelle, notamment à des cartes radar de pluie et à des séries chronologiques à très haute résolution temporelle. Cette étude a permis d'identifier les gammes d' " invariance d'échelle " dans lesquelles des symétries multifractales prédominent, et d'estimer les trois paramètres universels. Nous montrons aussi que l'application des algorithmes d'analyse à l'intérieur des événements de pluie fournit des résultats sensiblement différents de ceux généralement publiés. On a pu démontrer, par des calculs théoriques et au moyen de simulations, que les algorithmes classiques d'analyse multifractale sont très sensibles à la proportion de zéros dans les champs, ce qui est évidemment problématique pour la pluie. Une méthode d'analyse pondérée par le support d'occurrence de pluie des données a été proposée pour corriger les biais. Les valeurs des paramètres universels corrigés semblent indiquer que la pluie et les scalaires passifs présentent certaines symétries d'échelles communes aux échelles suffisamment grandes pour que l'advection turbulente domine les effets inertiels. Enfin, on montre que l'existence de propriétés multifractales présente un grand intérêt au niveau des applications. Notamment, un algorithme de downscaling multifractal universel a été défini. Cet algorithme exploite les symétries caractérisées par les paramètres universels pour générer une variabilité statistiquement réaliste à des échelles plus fines qu'une échelle d'observation donnée. Potentiellement, cet algorithme pourrait être utilisé pour générer des séries de précipitations de résolution horaire à partir de données journalières, ou pour augmenter la résolution de cartes de précipitations, ce qui peut donner lieu à des applications en hydrologie.

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Lefeivre, Brigitte. "Etude expérimentale et par modélisation des caractéristiques physiques et chimiques des précipitations collectées en forêt équatoriale africaine". Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30077.

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Cette etude porte sur la physico-chimie des pluies collectees de juin 1988 a juin 1989 sur le site forestier d'enyele (nord congo). Elle integre egalement les resultats des travaux anterieurs realises sur des pluies collectees de novembre 1986 a septembre 1987 a dimonika (sud congo). L'analyse statistique et temporelle de la composition chimique de ces pluies a permis de caracteriser et quantifier les principales sources de gaz et aerosols a l'echelle de l'afrique centrale au cours de cycles saisonniers complets. L'etude de l'influence des caracteristiques physiques des nuages precipitants sur les niveaux de concentrations chimiques de la pluie au sol comprend un volet experimental et un volet modelisation. Le volet experimental a permis d'etablir une nouvelle classification du type de pluie (stratiforme ou convectif) en fonction du contenu en eau moyen pondere realisee grace aux enregistrements granulometriques de 62 evenements pluvieux du nord congo. L'etude de regression entre les concentrations chimiques et le contenu en eau a montre des relations distinctes selon le type de pluie et la nature (gaz ou aerosol) du compose lessive. La modelisation a ete realisee a l'aide d'un modele de nuage convectif applique au lessivage de so#2gaz et so#4 aerosol. Elle a permis de confirmer le comportement distinct des gaz et des aerosols vis-a-vis de l'effet de dilution par les plus fortes pluies, et d'identifier les principaux processus mis en jeu

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Hurtaud, Yannis. "Modélisation de la dynamique couplée des plasmas magnétosphérique et ionosphérique". Phd thesis, Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/158/.

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L'interaction du vent solaire avec le champ magnétique terrestre crée dans la magnétosphère un champ électrique qui induit un déplacement (ou convection) du plasma de la queue magnétosphérique vers la Terre. Au cours de ce mouvement les particules magnétosphériques interagissent avec la composante ionisée de la haute atmosphère de la Terre qu'on appelle ionosphère. Elles modifient les propriétés électriques du milieu conducteur ionosphérique, en particulier la distribution du champ électrique responsable de la convection magnétosphérique. Le Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements dispose d'un modèle numérique décrivant de manière autocohérente la convection magnétosphérique et ses couplages avec l'ionosphère. Nous avons modifié ce code afin: 1) d'y inclure les effets des asymétries entre les deux hémisphères Nord et Sud de la Terre liées à l'éclairement solaire 2) de remplacer le modèle de champ magnétique dipolaire utilisé jusqu'à présent par un modèle plus proche des observations. Les premiers résultats obtenus montrent que les asymétries inter-hémisphériques ont un effet considérable sur la dynamique du plasma ionosphérique mais que la magnétosphère y est relativement insensible. Ils montrent également qu'une topologie de champ magnétique différente de celle d'un dipôle est nécessaire pour reproduire les observations
The interaction of the solar wind with the terrestrial magnetic field induces in the magnetosphere an electric field responsible of the motion (or convection) of the plasma from the tail to the Earth. The magnetospheric particles interact with the ionosphere, the ionized part of the Earth's atmosphere. They modify the electrical properties of the ionospheric conductor, particularly the electric field distribution which moves the magnetospheric plasma. The Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements built a numerical model describing self-consistently the magnetospheric convection coupled with the ionosphere. We modified this code in order: 1) to include the effects of the asymmetry between the two north and south hemispheres due to the solar illumination 2) to replace the used dipolar magnetic field model by a more realistic model The first numerical results show the large effect of the inter-hemispheric asymmetry on the ionospheric plasma dynamics but that the magnetosphere is relatively insensitive to these effects. They also show that the use of a magnetic field topology more realistic than the one of a dipole is necessary to reproduce the observations

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Geoffroy, Olivier. "Modélisation LES des précipitations dans les nuages de couche limite et paramétrisation pour les modèles de circulation générale". Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30331.

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Les nuages de couche limite sont une composante importante du système climatique terrestre de part leur rôle dans le bilan radiatif planétaire, la circulation générale, le cycle de l'eau et leur sensibilité au forçage aérosol (premier et second effet indirect des aérosols). La précipitation est un des processus clé pilotant leur évolution, la transition entre les différents régimes, et est le principal processus mis en jeu dans le second effet indirect des aérosols. La rétroaction radiative des nuages ainsi que le forçage des aérosols constituent tout deux des incertitudes majeures dans les études de changements climatiques. L'objectif de cette étude est d'améliorer la représentation de la formation des précipitations dans les stratocumulus et plus particulièrement évaluer sa sensibilité au forçage des aérosols, à partir de simulations LES. Dans ce but, le modèle méso-NH a été couplé avec des paramétrisations bulk de la microphysique parmi les plus sophistiqués, basés sur le schéma bulk à deux moments de Khairoutdinov and Kogan (2000) (KK00).

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Diop, Cheikh Abdoulahat. "La structure multimodale de la distribution de probabilité de la réflectivité radar des précipitations". Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/3089/.

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Un ensemble de données radar collectées sur divers sites du réseau américain de radars bande S, Nexrad (Next Generation Weather Radar), est utilisé pour analyser la fonction de distribution de probabilité (fdp) du facteur de réflectivité radar (Z) des précipitations, soit P(Z). Nous avons étudié et comparé divers types de systèmes précipitants : 1) orages grêlifères sur le site continental de Little Rock (Arkansas), 2) convection péninsulaire et côtière à Miami (Floride), 3) convection côtière et transition terre/mer à Brownsville (Texas) , 4) convection maritime tropicale à Hawaii, 5) convection maritime des latitudes moyennes à Eureka (Californie), 6) neige associée aux systèmes frontaux continentaux d'hiver à New York City (New York) et 7) neige à Middleton Island (Alaska), une zone maritime des hautes latitudes. On montre que chaque type de système précipitant a une signature spécifique au niveau de la forme de P(Z). La distribution P(Z) a une forme complexe. Nous montrons qu'il s'agit d'un mélange de plusieurs composantes gaussiennes, chacune étant attribuable à un type de précipitation. Avec l'algorithme EM (Expectation Maximisation) de Dempster et al. 1977, basé sur la méthode du maximum devraisemblance, on décompose la fdp des systèmes précipitants en quatre compo-santes : 1) le nuage et les précipitations de très faible intensité ou drizzle, 2) les précipitations stratiformes, 3) les précipitations convectives et 4) la grêle. Chaque composante est représentée par une gaussienne définie par sa moyenne, sa variance et la proportion de l'aire qu'elle occupe dans le mélange. On a mis en évidence l'absence de composante grêle dans les P(Z) des cas de systèmes convectifs maritimes et côtiers. Les chutes de neige correspondent à des distributions P(Z) plus régulières. La présence de plusieurs composantes dans P(Z) est liée à des différences dans la dynamique et la microphysique propres à chaque composante. Une combinaison linéaire des différentes composantes gaussiennes a permis d'obtenir un très bon ajustement de P(Z). Nous présentons ensuite une application des résultats de la décomposition de P(Z). Nous avons isolé chaque composante, et pour chacune d'elles, la distribution de réflectivité est convertie en une distribution d'intensité de précipitation (R), soit P(R) ayant comme paramètres µR et sR2 qui sont respectivement la moyenne et la variance. On montre, sur le le graphe (µR ,sR2), que chaque composante occupe une région spécifique, suggérant ainsi que les types de précipitation identifiés constituent des populations distinctes. Par exemple, la position des points représentatifs de la neige montre que cette dernière est statistiquement différente de la pluie. Le coefficient de variation de P(R), CVR = sR /µR est constant pour chaque type de précipitation. Ce résultat implique que la connaissance de CVR et la mesure de l'un des paramètres de P(R) permet de déterminer l'autre et de définir la distributionde l'intensité de précipitation pour chaque composante. L'influence des coefficients a et b de la relation Z = aRb sur P(R) a été également discutée
A set of radar data gathered over various sites of the US Nexrad (Next Generation Weather Radar) S band radar network is used to analyse the probability distribution function (pdf) of the radar reflectivity factor (Z) of precipitation, P(Z). Various storm types are studied and a comparison between them is made: 1) hailstorms at the continental site of Little Rock (Arkansas), 2) peninsular and coastal convection at Miami (Florida), 3) coastal convection and land/sea transition at Brownsville (Texas), 4) tropical maritime convection at Hawaii, 5) midlatitude maritime convection at Eureka (California), 6) snowstorms from winter frontal continental systems at New York City (New York), and 7) high latitude maritime snowstorms at Middleton Island (Alaska). Each storm type has a specific P(Z) signature with a complex shape. It is shown that P(Z) is a mixture of Gaussian components, each of them being attribuable to a precipitation type. Using the EM (Expectation Maximisation) algorithm of Dempster et al. 1977, based on the maximum likelihood method, four main components are categorized in hailstorms: 1) cloud and precipitation of very low intensity or drizzle, 2) stratiform precipitation, 3) convective precipitation, and 4) hail. Each component is described by the fraction of area occupied inside P(Z) and by the two Gaussian parameters, mean and variance. The absence of hail component in maritime and coastal storms is highlighted. For snowstorms, P(Z) has a more regular shape. The presence of several components in P(Z) is linked to some differences in the dynamics and microphysics of each precipitation type. The retrieval of the mixed distribution by a linear combination of the Gaussian components gives a very stisfactory P(Z) fitting. An application of the results of the split-up of P(Z) is then presented. Cloud, rain, and hail components have been isolated and each corresponding P(Z) is converted into a probability distribution of rain rate P(R) which parameters are µR and sR2 , respectively mean and variance. It is shown on the graph (µR ,sR2) that each precipitation type occupies a specific area. This suggests that the identified components are distinct. For example, the location of snowstorms representative points indicates that snow is statistically different from rain. The P(R) variation coefficient, CVR = sR/µR is constant for each precipitation type. This result implies that knowing CVR and measuring only one of the P(R) parameters enable to determine the other one and to define the rain rate probability distribution. The influence of the coefficients a and b of the relation Z = aRb on P(R) is also discussed

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Hurtaud, Yannis. "Modélisation de la dynamique couplée des plasmas magnétosphérique et ionosphérique". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00261300.

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L'interaction du vent solaire avec le champ magnétique terrestre crée dans la magnétosphère un champ électrique qui induit un déplacement (ou convection) du plasma de la queue magnétosphérique vers la Terre. Au cours de ce mouvement les particules magnétosph ériques interagissent avec la composante ionisée de la haute atmosphère de la Terre qu'on appelle ionosphère. Elles modifient les propriétés électriques du milieu conducteur ionosphérique, en particulier la distribution du champ électrique responsable de la convection magnétosphérique. Le Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements dispose d'un modèle numérique décrivant de manière autocohérente la convection magnétosphérique et ses couplages avec l'ionosph` ere. Nous avons modifié ce code afin :
1) d'y inclure les effets des asymétries entre les deux hémisphères Nord et Sud de la Terre liées à l'éclairement solaire
2) de remplacer le modèle de champ magnétique dipolaire utilisé jusqu'à présent par un modèle plus proche des observations. Les premiers résultats obtenus montrent que les asymétries inter-hémisphériques ont un effet considérable sur la dynamique du plasma ionosphérique mais que la magnétosphère y est relativement insensible. Ils montrent également qu'une topologie de champ magnétique différente de celle d'un dipôle est nécessaire pour reproduire les observations.

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Hreiche, Antoine. "Modélisation conceptuelle de la transformation pluie-débit dans le contexte méditerranéen". Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20081.

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Akrour, Nawal. "Simulation stochastique des précipitations à fine échelle : application à l'observation en milieu urbain". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV014.

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Les précipitations ont une très grande variabilité sur une large gamme d'échelles tant spatiale que temporelle. Cette variabilité est une source importante d'incertitude pour la mesure, les applications et la modélisation, et au-delà pour la simulation et la prévision. De plus, les précipitations sont des processus extrêmement intermittents et possèdent plusieurs régimes d’invariance d’échelle. Le générateur de champ précipitant développé au cours de la thèse est basé sur la modélisation statistique de l’hétérogénéité et de l’intermittence des précipitations à fine échelle. L’originalité de la modélisation repose en partie sur l’analyse de données observées par un disdromètre à très fine résolution. Cette modélisation qui diffère des modèles existants dont la résolution est plutôt de l’ordre de la minute, voire de l’heure ou du jour, permet d’obtenir des simulations dont les propriétés sont réalistes sur une large gamme d’échelle. Ce simulateur permet de produire des séries chronologiques dont les caractéristiques statistiques sont similaires aux observations aussi bien à l’échelle de simulation (15s) qu’après dégradation (1h et 1 jour). Les propriétés multi-échelles du simulateur sont obtenues grâce à une approche hybride qui repose sur une simulation à fine échelle des évènements de pluie par un générateur multifractal associé à une simulation du support basée sur une hypothèse de type Poissonienne. Une étape de re-normalisation des taux de pluie assure l’adaptation du générateur à la zone climatique considérée.Le simulateur permet la génération de cartes 2D de lames d’eau. La méthodologie développée pour les séries chronologiques est étendue au cas 2D. Le simulateur stochastique multi-échelle 2D ainsi développé reproduit les caractéristiques géostatistiques et topologiques à la résolution de 1x1 km2. Ce générateur est utilisé dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un nouveau système d’observation des précipitations en milieu urbain. Le principe de ce système repose sur l’utilisation de mesures opportunistes de l’affaiblissement subit par les ondes radios émises par les satellites géostationnaires TV-SAT dans la bande 10.7-12.7 GHz. De façon plus spécifique on suppose que les terminaux de réception TVSAT installés en ville chez les particuliers sont capables de mesurer de tels affaiblissements. A ce stade de l’étude nous ne disposons pas de telles observations. L’étude s’appuie donc sur des cartes de précipitations issues du générateur 2D et d’un réseau de capteur hypothétique. Le système d’observation envisagé permettra d’estimer les champs de précipitation (30x30 Km2) et avec une résolution spatiale de 0.5x0.5 Km2
Precipitations are highly variable across a wide range of both spatial and temporal scales. This variability is a major source of uncertainty for the measurement and modeling, also for the simulation and prediction. Moreover, rainfall is an extremely intermittent process with multiple scale invariance regimes. The rain-field generator developed during the thesis is based on the fine-scale statistic modeling of rain by the mean of its heterogeneity and intermittency. The modeling originality partially rest on the analysis of fine-scale disdrometer data. This model differs from other existing models whose resolution is roughly a minute or even an hour or a day. It provides simulations with realistic properties across a wide range ofscales. This simulator produces time series with statistical characteristics almost identical to the observations both at the 15s resolution and, after degradation, at hourly or daily resolutions. The multi-scale properties of our simulator are obtained through a hybrid approach that relies on a fine scale simulation of rain events using a multifractal generator associated with a rain support simulation based on a Poissonian-type hypothesis. A final re-normalization step of the rain rate is added in order to adapt the generator to the relevant climate area. The simulator allows the generation of 2D water-sheets. The methodology developed in the first part is extended to the 2 Dimension case. The multi-scale 2D stochastic simulator thus developed can reproduce geostatistical and topological characteristics at the spatial resolution of 1x1 km2.This generator is used in the scope of the feasability study of a new observation system for urban area. The principle of this system is based on the opportunistic use of attenuation measurements provided by geostationary TV satellites which radio waves lay in the 10.7 to 12.7 GHz bandwidth. More specifically it is assumed that the SAT-TV reception terminals installed in private homes are able to measure such attenuations. At this stage of the study we do not have such observations. The study is therefore based on rainfall maps generated using the 2D generator in addition to a hypothetical sensor network. The considered observation system will allow to estimate precipitation fields (30 x 30 km2) with a spatial resolution of 0.5x0.5 km2

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Kirstetter, Pierre-Emanuel. "Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique : inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10121.

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L'amélioration des techniques d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'observatoire hydrométéorologique méditerranéen cévennes-vivarais. Suite à une première expérimentation réalisée à bollène à l'automne 2002, les données recueillies par le radar météorologique opérationnel de bollène du réseau aramis ont servi de support à une chaîne d'algorithmes mise au point pour l'estimation quantitative des précipitations au sol. Notre contribution à ces traitements concerne particulièrement une source d'erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique : l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaÇons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité par inversion proposée par andrieu et creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une approche d'identification du pvr à base physique. En diminuant le nombre de paramètre par rapport à la méthode initiale et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du pvr
The cévennes-vivarais mediterranean hydrometeorological observatory is a research initiative aimed at improving the rainfall observation. A number of innovative quantitative precipitation estimation (qpe) algorithms aimed at a space-time adaptive radar data processing were developed using the dataset of the bollène 2002 experiment. The last involved the operational weather radar of bollène, which is part of the aramis network. Our contribution in the present thesis deals with the vertical heterogeneity of rainfall. We consider the vertical profile of reflectivity inversion method proposed by andrieu et creutin (1995). It is adapted to the case of time-varying geographical supports designed with preliminary rain typing. Characterizing the error structure of radar quantitative precipitation estimates is recognized as a major issue. We assess the radar qpe with respect to reference rain estimates derived from rain gauge networks. A geostatistical framework is proposed for the establishment of such reference estimates. Assuming the residual between radar and reference value to be a random variable, we describe radar error by mean of probability distributions. The model consists in an additive random error, described by a random distribution. Some elements of space-time error structure are given. A new approach to determine the vertical profile of reflectivity (vpr) is proposed. It is based on a simplified microphysics in synergy with radar observations to simulate the vpr. A vpr is described with a reduced number of physical parameters. The new identified vprs are thus less refined but more valid and robust than the initial method

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Gaudart, Jean. "Analyse spatio-temporelle et modélisation des épidémies : application au paludisme à P. falciparum". Aix-Marseille 2, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX20692.

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Introduction : l'étude de la distribution spatiotemporelle du paludisme permet l'élaboration de carte de risque. A l'instar de Ross, nous proposons une approche statistique et une modélisation déterministe. Analyse spatiale et spatiotemporelle : parmi les méthodes décrivant l'hétérogénéité spatiale, nous développons une méthode par arbre de régression oblique (SpODT) découpant la région en zones de risques différents. Cinq méthodes générales de détection de clusters sont comparées et appliquées à la description du risque à Bancoumana, Mali. La recherche de clusters spatiotemporels met en évidence les variations saisonnières et spatiales du risque palustre. Modélisation déterministe : nous proposons un modèle adapté à Bancoumana tenant compte de la pluviométrie simulée par 4 méthodes (distribution empirique, chaîne de Markov cachées, nonlinéaire, nonparamétrique). Un modèle de réaction-diffusion modélise la progression des anophèles à partir de leurs gîtes et l'évolution spatiotemporelle du risque.

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Zwiebel, Jimmy. "Etude de l'impact orographique sur la structure microphysique horizontale et verticale des précipitations". Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22642/document.

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Au cours de l’automne 2012, un réseau d’observation très complémentaire a été déployé dans la région des Cévennes pour la période d’observation spéciale (SOP) du projet HyMeX. Ce réseau d’observation a été spécifiquement élaboré afin d’étudier la structure et l’hétérogénéité des précipitations et en particulier, l’impact du relief sur cette structure. Dans un premier temps, l’analyse de la distribution des gouttes de pluie (DSD) au sol et le long d’un profil vertical à partir des observations nous permet de décrire précisément la structure des précipitations le long d’un gradient topographique. Afin de comprendre l’influence du relief sur cette structure, nous nous concentrons sur les processus microphysique associés à la structure des précipitations. Pour ce faire, nous définissons trois régimes de pluie et étudions l’évolution verticale de la DSD le long du gradient topographique. Les variations en nombre ou en taille dans la DSD peuvent être associées à différents processus microphysiques ou dynamiques. Pour finir, nous estimons la capacité d’un modèle paramétré de l’atmosphère tel que WRF à représenter la structure des précipitations et les processus associés dans une zone de montagne
During Fall 2012, a complementary observational network has been deployed in the Cévennes region (South of France) for the Special Observation Period (SOP) of the HyMeX project. This network has been specifically designed to study the structure and heterogeneity of precipitations and, in particulat, the impact of orography on this structure. Firstly, the analysis of the Drop Size Distribution (DSD) at the ground et along a vertical profile from ground observations allow us to describe precisely the rainfall structure along a topographical gradient. In order to understand the influence of a relief on this structure, we focus our study on the microphysical process associated with the structure of precipitations. To do so, we define three rainfall regime et study the vertical evolution of the DSD along the topographical gradient. Variations in number and size of the DSD can be associated with different microphysical or dynamical process. Finally, we estimate the capacity of a bulk atmospheric model such as WRF to represent the rainfall structure and associated mechanisms above a mountainous area

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Zahar, Yadh. "Modélisation spatiale et temporelle des précipitations extrêmes et érosives en Tunisie centrale en vue de l'aménagement des petits bassins hydrologiques". Nice, 1994. http://www.theses.fr/1994NICE2015.

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Cette recherche porte sur deux points méthodologiques essentiels: l'étude des pluies extrêmes et l'analyse de l'érosivité des pluies en Tunisie centrale. La première partie concerne l'analyse statistique des séries pluviographiques et met en évidence: la bonne adéquation des lois de Gumbel et Montana aux séries de maxima saisonniers et annuels, pour différents pas de temps compris entre la demi-heure et 24 heures, la liaison entre le paramètre b de la loi de Montana, et le rapport des gradex des pluies journalières d'automne et annuels, ainsi que l'indépendance de ce paramètre avec les périodes de retour. Ainsi, la statistique des pluies extrêmes se caractérise assez bien à partir des trois paramètres: la pluie journalière décennale, le gradex journalier, et le paramètre b de la loi de Montana. Ces trois paramètres sont estimes sur les séries pluviométriques, et font l'objet d'une cartographie. L'application pratique de ce volet consistait enfin à fournir aux projecteurs une méthodologie régionale de prédétermination des pluies extrêmes horaires en tout lieu géographique et pour différentes durées comprises entre 30 minutes et 24 heures. La seconde partie aborde l'analyse de l'érosivité des pluies. Cette analyse s'est faite à l'aide d'un générateur stochastique des pluies, et du modèle pluie-érosivité de Wischmeier. On observe que la liaison de l'index r d'érosivité des pluies par rapport aux paramètres de pluie est particulièrement forte avec les intensités en 30 minutes. L'évènement érosif maximal de l'année est souvent très fortement érosif, si bien que l'ensemble de ces évènements extrêmes sur de longues périodes sont responsables de plus de 50% de l'érosion. Leur apparition est fréquente au printemps et surtout à l'automne. L'index des pluies se cumulant dans le temps comme l'érosion ou le dépôt de sédiments, nous avons simulé l'envasement progressif des retenues d'eau, afin de rechercher une méthode probabiliste de prédiction de leur durée de service. Nous avons notamment analyse les probabilités d'écart par rapport à une durée de service moyenne préalablement estimée
The research work presented in this thesis addresses two essential methodological themes: the study of extreme rainfalls, and the analysis of the rainfall erosivity in central tunisia. The first part of the study, devoted to the statistical analysis of the rainfall series, has highlighted the following aspects: the good fit between gumbel's and montana's laws at the seasonal and annual series of maxima for various time lags ranging from 30 minutes to 24 hours and the link between the b perameter of montana's law and the gradex ratio of the daily autumnal and annual rainfalls, as well as the independence of this parameter vis-a-vis the return intervals. The statistical analysis of extreme rainfalls may thus be well characterized using the three parameters that are the decenial rainfall on a daily basis,the daily gradex and the b parameter of montana's law. These three parameters are estimated from the rainfall series and have ben mapped. Such maps present the advantage of being generated from recent data collected over the study area. The practical application of part one of the study has finally consisted in providing a regionally valid methodology of aid to planners in predetermining extreme rainfalls on an hourly basis at any given point and for durations ranging from 30 minutes to 24 hours. Part two is devoted to the analysis of rainfall erosivity. The methodological procedure has been based on a stochastic rainfall generator and on the rainfall-erosivity model of wischmeier. It was observed that the distribution of the r inde of rainfall erositivy in relation of rainfall parameters is especially strong with the 30 minutes intensities because of their short duration. The maximum erosive event in the year is often extremely erosive, such that the sum of the extreme episodes over long periods accounts for over 50% of the measured erosion. These episodes are most commonly observed in spring, and especially in autumn

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Berthou, Ségolène. "Sensibilité des précipitations extrêmes au couplage sous-mensuel atmosphère-océan en Méditerranée nord-occidentale : approche par la modélisation climatique régionale". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066477/document.

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Chaque automne, des événements de précipitations intenses (HPEs) ont lieu en Méditerranée nord-occidentale. Cette thèse adopte une approche par la modélisation climatique régionale couplée atmosphère-océan pour traiter de la sensibilité de ces événements à des changements de température de surface de la mer (SST) résultant soit de biais dans le modèle couplé, soit de la réponse de la couche de mélange océanique à des forçages atmosphériques. Deux cas d’études mettent en évidence la sensibilité particulière des zones de convergence d’humidité aux changements de SST. L’élaboration d’indices synthétiques de changements dans les précipitations et de changements de SST en amont des zones précipitantes met en lumière dans plusieurs régions (Cévennes, région de Valence, Calabre) une relation linéaire entre ces deux quantités dans deux plateformes de modélisation différentes : MORCE et CNRM-RCSM4. Dans la région de Valence, en Espagne, nous montrons en outre que les événements de précipitations intenses sont souvent précédés d’un épisode de Mistral qui refroidit la zone amont des précipitations dans les jours précédant celles-ci, refroidissement qui tend ensuite à réduire l’intensité de l’événement précipitant
Every year in autumn, heavy precipitation events (HPEs) occur in the northwestern Mediterrranean. This thesis uses coupled atmosphere-ocean regional climate modeling to tackle the sensitivity of these events to sea surface temperature (SST) changes coming either from model biases or from the oceanic mixed layer response to atmospheric forcing. Two case studies show the particular sensitivity of moisture convergence zones to SST changes. The use of synthetic indexes of precipitation changes and SST changes in the upstream zones shows a linear relationship between the two indexes in several regions (Cévennes, the region of Valencia, Calabria) in the modeling platforms MORCE and CNRM-RCSM4. Furthermore, we show that the HPEs in the region of Valencia are often preceded by a Mistral event which cools the upstream zone whithin 5 days before the HPEs. In turn, this cooling tends to reduce the intensity of the HPE

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Berthou, Ségolène. "Sensibilité des précipitations extrêmes au couplage sous-mensuel atmosphère-océan en Méditerranée nord-occidentale : approche par la modélisation climatique régionale". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066477.

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Chaque automne, des événements de précipitations intenses (HPEs) ont lieu en Méditerranée nord-occidentale. Cette thèse adopte une approche par la modélisation climatique régionale couplée atmosphère-océan pour traiter de la sensibilité de ces événements à des changements de température de surface de la mer (SST) résultant soit de biais dans le modèle couplé, soit de la réponse de la couche de mélange océanique à des forçages atmosphériques. Deux cas d’études mettent en évidence la sensibilité particulière des zones de convergence d’humidité aux changements de SST. L’élaboration d’indices synthétiques de changements dans les précipitations et de changements de SST en amont des zones précipitantes met en lumière dans plusieurs régions (Cévennes, région de Valence, Calabre) une relation linéaire entre ces deux quantités dans deux plateformes de modélisation différentes : MORCE et CNRM-RCSM4. Dans la région de Valence, en Espagne, nous montrons en outre que les événements de précipitations intenses sont souvent précédés d’un épisode de Mistral qui refroidit la zone amont des précipitations dans les jours précédant celles-ci, refroidissement qui tend ensuite à réduire l’intensité de l’événement précipitant
Every year in autumn, heavy precipitation events (HPEs) occur in the northwestern Mediterrranean. This thesis uses coupled atmosphere-ocean regional climate modeling to tackle the sensitivity of these events to sea surface temperature (SST) changes coming either from model biases or from the oceanic mixed layer response to atmospheric forcing. Two case studies show the particular sensitivity of moisture convergence zones to SST changes. The use of synthetic indexes of precipitation changes and SST changes in the upstream zones shows a linear relationship between the two indexes in several regions (Cévennes, the region of Valencia, Calabria) in the modeling platforms MORCE and CNRM-RCSM4. Furthermore, we show that the HPEs in the region of Valencia are often preceded by a Mistral event which cools the upstream zone whithin 5 days before the HPEs. In turn, this cooling tends to reduce the intensity of the HPE

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Söhne, Nathalie. "Validation des prévisions de nuages et de précipitations à mésoéchelle par l'observation satellite". Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/102/.

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Une méthodologie originale combinant l'approche modèle-vers-satellite et le calcul de score a été mise au point pour apporter une évaluation objective et systématique des modèles de mésoéchelle. Cette méthode a été appliquée à trois cas d'étude utilisant le modèle Méso-NH. Le premier cas porte sur la validation d'un ensemble de situations précipitantes contrastées de moyennes latitudes permettant de constituer une base de données. Il montre aussi le lien entre la qualité de la simulation et le type de situation météorologique. Dans le deuxième, un ensemble de simulations est réalisé afin de quantifier l'influence des modifications de l'état initial et de la configuration du modèle sur la prévisibilité d'un événement extrême. Le dernier cas d'étude quantifie la fiabilité d'une série d'un mois de prévisions en Afrique de l'Ouest, et sa variabilité en présence de forçages d'échelle synoptique
An original methodology combining the model-to-satellite approach and skill score calculation has been developped in order to objectively evaluate mesoscale models. This method has been applied on three study cases using the Meso-NH model. The first case is about the validation of an ensemble of contrasted precipitating situations, at mid-latitude, used for a data base. It also shows the link between the forecast quality and the meteorological nature of the situation. The second, is an ensemble of forecasts done to quantify the influence on the predictibility of an extreme event when modifications were done on initial conditions and model configurations. The last case allowes to quantify the reliability of a series of AMMA previsions and its variability with synoptic factors

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Sun, Xun. "Analyse propabiliste régionale des précipitations : prise en compte de la variabilité et du changement climatique". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934476.

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Les événements de pluies extrêmes et les inondations qui en résultent constituent une préoccupation majeure en France comme dans le monde. Dans le domaine de l'ingénierie, les méthodes d'analyse probabiliste sont pratiquement utilisées pour prédire les risques, dimensionner des ouvrages hydrauliques et préparer l'atténuation. Ces méthodes sont classiquement basées sur l'hypothèse que les observations sont identiquement distribuées. Il y a aujourd'hui de plus en plus d'éléments montrant que des variabilités climatiques à grande échelle (par exemple les oscillations El Niño - La Niña, cf. indice ENSO) ont une influence significative sur les précipitations dans le monde. Par ailleurs, les effets attendus du changement climatique sur le cycle de l'eau remettent en question l'hypothèse de variables aléatoires "identiquement distribuées" dans le temps. Il est ainsi important de comprendre et de prédire l'impact de la variabilité et du changement climatique sur l'intensité et la fréquence des événements hydrologiques, surtout les extrêmes. Cette thèse propose une étape importante vers cet objectif, en développant un cadre spatio-temporel d'analyse probabiliste régionale qui prend en compte les effets de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Les données sont supposées suivre une distribution, dont les paramètres sont liés à des variables temporelles et/ou spatiales à l'aide de modèles de régression. Les paramètres sont estimés avec une méthode de Monte-Carlo par Chaînes de Markov dans un cadre Bayésien. La dépendance spatiale des données est modélisée par des copules. Les outils de comparaison de modèles sont aussi intégrés. L'élaboration de ce cadre général de modélisation est complétée par des simulations Monte-Carlo pour évaluer sa fiabilité. Deux études de cas sont effectuées pour confirmer la généralité, la flexibilité et l'utilité du cadre de modélisation pour comprendre et prédire l'impact de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Ces cas d'études sont réalisés à deux échelles spatiales distinctes: * Echelle régionale: les pluies d'été dans le sud-est du Queensland (Australie). Ce cas d'étude analyse l'impact de l'oscillation ENSO sur la pluie totale et la pluie maximale d'été. En utilisant un modèle régional, l'impact asymétrique de l'ENSO est souligné: une phase La Niña induit une augmentation significative sur la pluie totale et maximale, alors qu'une phase El Niño n'a pas d'influence significative. * Echelle mondiale: une nouvelle base de données mondiale des précipitations extrêmes composée de 11588 stations pluviométriques est utilisée pour analyser l'impact des oscillations ENSO sur les précipitations extrêmes mondiales. Cette analyse permet d'apprécier les secteurs où ENSO a un impact sur les précipitations à l'échelle mondiale et de quantifier son impact sur les estimations de quantiles extrêmes. Par ailleurs, l'asymétrie de l'impact ENSO et son caractère saisonnier sont également évalués.

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Reinares, Martinez Irene. "Les mécanismes de contrôle des précipitations dans le nord de l'Afrique pendant un épisode poussiéreux". Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30382/document.

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Les précipitations en Afrique septentrionale se produisent principalement pendant la saison des moussons. Elles résultent de l'interaction des processus atmosphériques dans une large gamme d'échelles, ce qui rend leur prévision difficile. Les mécanismes de contrôle des précipitations sont examinés au cours d'un épisode bien documentée d'émission et de transport de poussières du 9 au 14 juin 2006. La même méthode pour la détection et le suivi des nuages a été appliquée sur les observations par satellite et plusieurs simulations numériques (avec convection explicite ou paramétrée) pour étudier les systèmes précipitants. Parmi les différents types de systèmes identifiés, les systèmes convectifs de mésoéchelle (MCS) produisent la majeure partie de la précipitation totale, avec une contribution observée de 66%. Les plus grands producteurs de précipitation sont les MCS à longue durée de vie (c'est-à-dire de plus de 6 h), à l'origine de 55% des précipitations. Ces MCS deviennent plus organisés, c'est-à-dire plus grands, plus longs et plus rapides, alors qu'ils propagent vers l'ouest. Les simulations permettant la convection reproduisent la partition de pluie, mais ne reproduisent pas complètement l'organisation des MCS à longue durée de vie. La simulation avec convection paramétrée ne parvient pas à représenter correctement la partition de pluie. Cela montre la valeur ajoutée apportée par les simulations permettant la convection. L'effet radiatif des poussières est ensuite analysé en comparant deux simulations permettant la convection, avec et sans interaction poussière-rayonnement. Les effets directs sont un réchauffement de niveau moyen et un refroidissement à proximité de la surface, principalement dans les parties occidentales de l'Afrique septentrionale, qui tendent à stabiliser l'atmosphère inférieure. Un effet semi-direct est une diminution des précipitations. Cette baisse des pluies s'explique par un nombre trop faible de MCS à longue durée de vie qui, néanmoins, ont une durée de vie plus longue et sont plus efficaces en termes de production de précipitations. La diminution du nombre de MCS à longue durée de vie est due à la stabilisation de l'atmosphère qui inhibe le déclenchement de la convection
Precipitation in northern Africa occurs mainly during the monsoon season. It arises from the interaction of atmospheric processes across a wide range of scales, making its prediction challenging. The control mechanisms on precipitation are examined during a well-documented case study of dust emission and transport on 9-14 June 2006. The same method for cloud detection and tracking was applied on satellite observations and several numerical simulations (with explicit or parameterized convection) to investigate the precipitating systems. Among the various types of systems identified, mesoscale convective systems (MCSs) yield most of the total precipitation, with an observed contribution of 66%. The greatest precipitation producers are the long-lived MCSs (i.e., that last more than 6 h), at the origin of 55% of precipitation. These MCSs become more organized, i.e., larger, longer-lived and faster, as they propagate westward. The convection-permitting simulations capture the rainfall partition, but do not fully reproduce the organization of the long-lived MCSs. The simulation with parameterized convection fails to correctly represent the rain partition. This shows the added-value provided by the convection-permitting simulations. The radiative effect of dust is then analyzed, by comparing two convection-permitting simulations, with and without dust-radiation interaction. The direct effects are a mid-level warming and a near-surface cooling mainly in the western parts of northern Africa, which tend to stabilize the lower atmosphere. One semi-direct effect is a decrease in precipitation. This rainfall drop is explained by a too low number of long-lived MCSs which, nevertheless, are longer-lived and more efficient in terms of precipitation production. The diminution in the number of long-lived MCSs is due to the stabilization of the atmosphere inhibiting the triggering of convection

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Leveque, Emilie. "Modélisation statistique de l'intensité des expositions prolongées en étiologie du cancer : application au tabac, à l'amiante, au cancer du poumon, et au mésothéliome pleural". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0315/document.

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L'association entre le tabac et le cancer du poumon ou entre l'exposition professionnelle à l'amiante et le mésothéliome pleural ont largement été étudiées. Cependant, comme pour de nombreuses autres relations expositions prolongées-cancer, le rôle de l'intensité d'exposition tout au long de la vie a été peu étudié. La prise en compte de la variation de l'intensité au cours de la vie et de son effet dépendant du temps dans les analyses statistiques des données cas-témoins pose en effet quelques défis méthodologiques. Les objectifs de la thèse étaient 1) d'étudier l'effet dépendant du temps de l'intensité d'exposition au cours de la vie sur le risque de cancer et 2) d'identifier les profils de trajectoires d'intensité d'exposition sur la vie entière et comparer les risques de cancer associés. Pour répondre à ces deux objectifs, nous avons utilisé un indice cumulé d'exposition pondéré flexible déjà existant et nous avons développé un nouveau modèle conjoint à classes latentes, pour analyser les données de deux études cas-témoins françaises sur le mésothéliome pleural et le cancer du poumon. Les résultats montrent la contribution importante de l'intensité de la consommation de tabac récente pour le cancer du poumon et des expositions professionnelles anciennes à l'amiante pour les deux cancers. Ils confirment l'importance de considérer l'aspect temporel des expositions pour évaluer l'association avec le risque de cancer et illustrent l'intérêt des approches statistiques considérées
The association between smoking and lung cancer or between occupational exposure to asbestos and pleural mesothelioma have been extensively investigated. Nevertheless, as for many protracted exposures-cancer relationships, the role of exposure intensity over lifetime has been rarely addressed. Accounting for individual variation of intensity over lifetime and investigating time-dependent effect in the statistical analysis of case-control data indeed raise several methodological issues. The thesis objectives were 1) to study the time-dependent effect of exposure intensity over lifetime on the risk of cancer and 2) to identify lifetime profiles of exposure intensities and to compare their associated risks of cancer. To address these objectives, we used an existing flexible weighted cumulative index of exposure and we developed a new joint latent class mixed model, to analyze the data from two French case-control studies on lung cancer and pleural mesothelioma. The results show the important contribution of recent smoking intensity for lung cancer and distant intensity of exposure to asbestos for both cancers. They confirm the importance of the timing of exposure in the association with the risk of cancer and illustrate the relevance of the proposed statistical approaches

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Féral, Laurent. "Analyse et modélisation des champs de précipitation pour l'optimisation des liaisons micro-ondes terre/espace". Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30167.

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Delaygue, Gilles. "Relations entre surface océanique et composition isotopique des précipitations antarctiques : simulation pour différents climats". Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002821.

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L'interaction entre la température des océans et la teneur isotopique des précipitations antarctiques est étudiée à l'aide d'un modèle de circulation générale atmosphérique, en distinguant différentes sources des précipitations. La contribution de ces sources est estimée pour des conditions climatiques modernes et glaciaires, il y a 21000 ans. Les variations entre ces climats résultent du refroidissement de l'océan et du renforcement du gradient méridien de température. Différentes reconstructions des températures tropicales glaciaires, mal connues, montrent leur forte influence sur la contribution des sources. Pour les latitudes polaires, la teneur isotopique des précipitations issues de chaque source est reliée à la température de la source et à sa distance au lieu de précipitation. Contrairement à l'idée développée par Boyle (1997), un refroidissement glaciaire généralisé des sources n'est pas susceptible de biaiser l'interprétation classique des isotopes en paléotempérature, car il est compensé dans nos simulations par une plus forte contribution des sources chaudes. La distribution de l'oxygène 18 dans l'océan est simulée à l'aide d'un modèle de circulation générale océanique, en prescrivant des flux isotopiques issus du modèle atmosphérique. Ces mêmes flux servent à simuler une 'salinité' passive, cohérente avec l'oxygène 18. Les différentes caractéristiques ainsi que la corrélation spatiale entre ces 2 traceurs, salinité et isotope, sont correctement reproduites. La modélisation permet d'étudier la sensibilité de leur relation aux flux de surface, et notamment à l'écoulement continental. L'effet du mélange océanique horizontal est apprécié par comparaison avec un modèle en boite. L'impact des conditions (température et humidité) et de la teneur isotopique de la surface océanique sur l'excès en deutérium des précipitations antarctiques est aussi évalué.

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Wotling, Geoffroy. "Caractérisation et modélisation de l'aléa hydrologique à Tahiti". Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20170.

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L'île volcanique tropicale de Tahiti se caractérise par des contrastes hydro-climatiques et une exposition au risque pluvial particulièrement prononcés. Dans ce contexte, l'aléa hydrologique est analyse à travers ses trois principaux aspects : la distribution spatio-temporelle des pluies extrêmes, la transformation pluie-débit et les flux de matières associes aux écoulements. Par inférence des régressions multiples établies entre les composantes principales de l'environnement topographique et les paramètres de Gumel, on aboutit à la cartographie de l'aléa climatique dans un milieu fortement anisotropique ou l'instationnarité spatiale ne pouvait être restituée par les techniques usuelles de géostatistique. L'approche progressive (descriptive statistique, systémique globale, conceptuelle spatialisée) des relations pluie-débité étudiées sur trois sites expérimentaux a permis d'identifier les principaux facteurs influençant la genèse des écoulements, de définir la nature analytique de la transformation et de préciser la localisation des zones productives à partir de certains concepts originaux sur le transfert. Il en ressort un fonctionnement hydrologique très hétérogène, valide en extrapolation par des enregistrements exceptionnels de crues extrêmes et apparemment transposable d'un site à l'autre uniquement sur des critères géographiques simples. Les mesures de concentrations confirment que les rejets pluviaux sont essentiellement particulaires, étroitement liés aux activités anthropiques et à l'intensité des processus de ruissellement. Par une modélisation simple, on montre également qu'un évènement extrême peut générer en 24h une charge équivalente à plusieurs années hydrologiques moyennes. Cette approche essentiellement spatialisée a largement contribue à l'avancée des connaissances sur l'hydrologie des versants tahitiens. Il est probable que des principes similaires puissent être appliques sur d'autres milieux contrastes notamment ceux de type volcanique insulaire tropical.

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Roux, Christian. "Analyse des précipitations en hydrologie urbaine - Exemple de la Seine-Saint-Denis". Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529474.

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Jusqu'à nos jours en France, la description des précipitations en hydrologie urbaine repose essentiellement sur l'analyse de mesures ponctuelles. Elle se limite de surcroît à des statistiques d'intensités moyennes maximales (courbes IDF) obtenues selon des méthodes diverses. La pérennisation de réseaux denses de pluviographes conçus pour l'hydrologie urbaine autorise aujourd'hui des travaux de recherche sur les propriétés et la modélisation des précipitations. Cette thèse s'appuie sur 250 années-stations de mesures, acquises par le service d'assainissement de la Seine-Saint-Denis depuis 1976. Elle fait le point des méthodes de construction de courbes IDF, insiste sur les techniques d'analyse régionales et fournit des estimations d'intensités pour des périodes de retour de quelques semaines à quelques dizaines d'années. Des lois de distribution telles que le mélange de deux lois exponentielles ou la loi de Pareto procurent de bons résultats d'ajustement pour l'ensemble du domaine des fréquences. La distribution des intensités moyennes maximales de périodes de retour supérieures à 1,5 an, quelles que soient leur durée et leur surface d'observation (10-60 minutes ; 0 -10000 hectares) est représentée par une loi exponentielle simple et adimensionnelle. On étudie les fluctuations saisonnières et nycthémérales du risque pluvial. La notion de coefficient d'abattement épicentrique est ramenée à un simple indicateur global d'hétérogénéité spatiale. Enfin, les effets de la diversité temporelle et spatiale de la pluie sur le ruissellement sont décrits à l'aide d'un exemple concret, un bassin versant urbanisé de 1400 hectares, et d'un modèle mathématique de simulation pluie-débit.

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Biaou, Angelbert. "De la méso-échelle à la micro-échelle : désagrégation spatio-temporelle multifractale des précipitations". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001573.

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Le passage de la méso-échelle, échelle des modèles de circulation générale GCM, de l'anglais "General Circulation Models", à la micro-échelle (échelle hydrologique), pour les précipitations, est un exercice assez complexe. Les champs de précipitations comme la plupart des champs géophysiques turbulents obéissent au concept d'invariance d'échelle, qui est une caractéristique principale des champs multifractals. Par ailleurs, il a été prouvé que le transfert d'énergie des grosses structures aux plus petites structures au sein d'un phénomène géophysique turbulent s'effectue de façon multiplicative (Kolmogorov, 1962; Mandelbrot, 1974 ...): un facteur aléatoire déterminant la fraction de flux transmis d'un gros tourbillon à un plus petit. Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet EDF "Prévisions saisonnières et Hydraulicité" dans la gestion de son parc hydroélectrique et a pour objectif la construction d'un modèle de désagrégation basé sur le principe d'invariance d'échelle des champs de précipitation, donc utilisant les propriétés des champs géophysiques mentionnées ci-dessus. Dans un premier temps, nous conduisons une analyse multifractale (Schertzer et Lovejoy , 1991) sur des séries pluviométriques de la France (243 séries pluviométriques au pas de temps de six minutes, constituées sur une dizaine d'années distribuées sur la France métropolitaine), ce qui nous permet de déduire les paramètres multifractals, dans le temps, dans l'espace ou dans le cas spatio-temporel. La seconde étape consiste à construire des cascades multifractales, à partir des valeurs saisonnières de pluies avec les paramètres déterminés dans la première étape. Le principe de cette deuxième partie consiste, à partir d'une prévision mensuelle sur des mailles de dimensions 243km×243km×32jours (correspondant à une anisotropie espace-temps de l'ordre de H=2/3 :x=y=t (3/2) ) voisines de celles des modèles de circulation générale (dimensions de l'ordre de 250km×250km×30jours) et à conduire la cascade multifractale, avec les paramètres multifractals préalablement déterminés, pour atteindre des valeurs de prévision sur des mailles de l'ordre de 1km×1km×1j. Les résultats obtenus devront faire l'objet d'un conditionnement orographique avant d'être comparés avec les valeurs réelles obtenues.

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Planche, Céline. "Développement et évaluation d'un modèle tridimensionnel de nuage mixte à microphysique détaillée : application aux précipitations orographiques". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00622980.

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La prévision quantitative des précipitations à l'aide des modèles météorologiques reste encore un grand défi posé à la communauté des sciences atmosphériques. En effet, deux problèmes majeurs sont généralement identifiés pour la prévision opérationnelle des précipitations et du climat : les interactions des systèmes précipitants avec le relief et avec la pollution. Cette thèse contribue à l'amélioration des prévisions de pluies. La stratégie adoptée est d'étudier des évènements précipitants en zones montagneuses en décrivant au mieux les interactions aérosol-nuage-précipitation à l'aide du modèle à microphysique mixte détaillée : DEtailed SCAvenging Model (DESCAM, Flossmann et Wobrock (2010)). Ce modèle utilise cinq distributions pour représenter les particules d'aérosol résiduelles et interstitielles ainsi que les gouttes et cristaux de glace. Le modèle a directement été comparé aux observations réalisées au cours de la campagne expérimentale COPS (Convective and Orographically induced Precipitation Study), qui a eu lieu pendant l'été 2007 à la frontière franco-allemande. En particulier, les simulations des pluies ont été comparées avec des observations de différents radars afin d'évaluer les performances du modèle mais aussi d'aider à l'interprétation des réflectivités de la bande brillante. La sensibilité par rapport à la pollution particulaire a été étudiée pour les propriétés des nuages et des précipitations. Pour les cas étudiés, plus le nombre des particules d'aérosol présentes dans l'atmosphère est important et plus leur solubilité est élevée, plus les précipitations au sol sont faibles. Ces comportements globaux peuvent toutefois être localement différents. Il existe donc des interactions plus complexes entre les particules d'aérosol, les nuages et les précipitations qui doivent être encore plus approfondies.

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Navas, Nunez Rafael. "Modélisation hydrologique distribuée des crues en région Cévennes-Vivarais : impact des incertitudes liées à l'estimation des précipitations et à la paramétrisation du modèle". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU025/document.

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Il est connu qu’avoir un système d’observation de la pluie de haute résolution spatio – temporelle est crucial pour obtenir de bons résultats dans la modélisation pluie – écoulement. Le radar est un outil qui donne des estimations quantitatives de precipitation avec une très bonne résolution. Lorsqu’il est fusionné avec un réseau des pluviomètres les avantages des deux systèmes sont obtenus. Cependant, les estimations fournies par le radar ont des incertitudes différentes à celles qui sont obtenus avec les pluviomètres. Dans le processus de calcul pluie – écoulement l'incertitude des précipitations interagit avec l'incertitude du modèle hydrologique. L’objectif de ce travail est d’étudier les méthodes utilisées pour quantifier l'incertitude dans l'estimation des précipitations par fusion radar – pluviomètres et de l'incertitude dans la modélisation hydrologique, afin de développer une méthodologie d'analyse de leurs contributions individuelles au traitement pluie - écoulement.Le travail est divisé en deux parties, la première cherche à évaluer: Comment peut-on quantifier l'incertitude de l'estimation des précipitations par radar? Pour répondre à la question, l'approche géostatistique par Krigeage avec Dérive Externe (KED) et Génération Stochastique de la précipitation a été utilisée, qui permet de modéliser la structure spatio – temporaire de l’erreur. La méthode a été appliquée dans la région des Cévennes - Vivarais (France), où il y a un système très dense d'observation. La deuxième partie explique: Comment pourrais être quantifiée l'incertitude de la simulation hydrologique qui provient de l'estimation de précipitation par radar et du processus de modélisation hydrologique? Dans ce point, l'outil de calcul hydrologique à Mesoéchelle (HCHM) a été développé, c’est un logiciel hydrologique distribuée et temps continu, basé sur le Numéro de Courbe et l’Hydrographe Unitaire. Il a été appliqué dans 20 résolutions spatio - temporelles allant de 10 à 300 km2 et 1 à 6 heures dans les bassins de l’Ardèche (~ 1971 km2) et le Gardon (1810 km2). Apres une analyse de sensibilité, le modèle a été simplifié avec 4 paramètres et l’incertitude de la chaîne de processus a été analysée: 1) Estimation de precipitation; 2) Modélisation hydrologique; et 3) Traitement pluie - écoulement, par l’utilisation du coefficient de variation de l'écoulement simulé.Il a été montré que KED est une méthode qui fournit l’écart type de l’estimation des précipitations, lequel peut être transformé dans une estimation stochastique de l’erreur locale. Dans la chaîne des processus: 1) L'incertitude dans l'estimation de précipitation augmente avec la réduction de l’échelle spatio – temporelle, et son effet est atténué par la modélisation hydrologique, vraisemblablement par les propriétés de stockage et de transport du bassin ; 2) L'incertitude de la modélisation hydrologique dépend de la simplification des processus hydrologiques et pas de la surface du bassin ; 3) L'incertitude dans le traitement pluie - écoulement est le résultat de la combinaison amplifiée des incertitudes de la précipitation et la modélisation hydrologique
It is known that having a precipitation observation system at high space - time resolution is crucial to obtain good results in rainfall - runoff modeling. Radar is a tool that offers quantitative precipitation estimates with very good resolution. When it is merged with a rain gauge network the advantages of both systems are achieved. However, radars estimates have different uncertainties than those obtained with the rain gauge. In the modeling process, uncertainty of precipitation interacts with uncertainty of the hydrological model. The objective of this work is: To study methods used to quantify the uncertainty in radar – raingauge merge precipitation estimation and uncertainty in hydrological modeling, in order to develop a methodology for the analysis of their individual contributions in the uncertainty of rainfall - runoff estimation.The work is divided in two parts, the first one evaluates: How the uncertainty of radar precipitation estimation can be quantified? To address the question, the geostatistical approach by Kriging with External Drift (KED) and Stochastic Generation of Precipitation was used, which allows to model the spatio - temporal structure of errors. The method was applied in the Cévennes - Vivarais region (France), where there is a very rich observation system. The second part explains: How can it be quantified the uncertainty of the hydrological simulation coming from the radar precipitation estimates and hydrological modeling process? In this point, the hydrological mesoscale computation tool was developed; it is distributed hydrological software in time continuous, within the basis of the Curve Number and the Unit Hydrograph. It was applied in 20 spatio-temporal resolutions ranging from 10 to 300 km2 and 1 to 6 hours in the Ardèche (~ 1971 km2) and the Gardon (1810 km2) basins. After a sensitivity analysis, the model was simplified with 4 parameters and the uncertainty of the chain of process was analyzed: 1) Precipitation estimation; 2) Hydrological modeling; and 3) Rainfall - runoff estimation, by using the coefficient of variation of the simulated flow.It has been shown that KED is a method that provides the standard deviation of the precipitation estimation, which can be transformed into a stochastic estimation of the local error. In the chain of processes: 1) Uncertainty in precipitation estimation increases with decreasing spatio-temporal scale, and its effect is attenuated by hydrological modeling, probably due by storage and transport properties of the basin; 2) The uncertainty of hydrological modeling depends on the simplification of hydrological processes and not on the surface of the basin; 3) Uncertainty in rainfall - runoff treatment is the result of the amplified combination of precipitation and hydrologic modeling uncertainties

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Colin, Jeanne. "Étude des événements précipitants intenses en Méditerranée : approche par la modélisation climatique régionale". Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1357/.

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Une étude de la variabilité climatique des événements méditerranéens de précipitations intenses dans le Sud-Est de la France (HPE : High Precipitation Events) est proposée au travers de l'analyse des performances du modèle de climat à aire limitée ALADIN-Climat. La sensibilité des pluies extrêmes simulées à différents paramètres de configuration du modèle est évaluée dans un cadre d'étude idéalisé ou à travers des expériences pilotées par la ré-analyse ERA-40. Les tests de sensibilité portent sur le couplage dynamique de l'atmosphère avec le modèle de mer Méditerranée NEMO-MED8, l'application d'une technique de pilotage spectral, la taille du domaine d'intégration et la résolution horizontale (passage de 50 à 12. 5 km). Seule l'augmentation de la résolution conduit à une modification des précipitations extrêmes. Une étude détaillée de la valeur ajoutée ainsi apportée est alors conduite. Les résultats obtenus avec ALADIN-Climat sont ensuite comparés à ceux issus de deux méthodes de descente d'échelle statistique : la méthode de désagrégation DSCLIM (Boé et al. , 2006) et la méthode de détection développée par Nuissier et al. (2011). Il s'avère que les performances d'ALADIN-Climat à 12. 5 km sont plus satisfaisantes que celles de la première méthode et au moins équivalentes à celles de la seconde, d'où l'on conclut que ce modèle constitue donc un outil adéquat à l'étude de la variabilité climatique des HPE. Un scénario de changement climatique A1B est alors réalisé avec ALADIN-Climat pour la fin du XXe siècle, et différentes méthodes sont proposées pour l'analyse des résultats. Elles suggèrent un accroissement de la fréquence d'occurrence et une intensification des HPE
The climatic variability of intense rainfall events in the Mediterranean is studied using the limited area climate model ALADIN-Climate, whose ability to simulate these events in South-East France is explored. Several sensitivity studies are conducted to assess the impact of various configuration parameters on the model's skill to downscale such extreme events : coupling with a Mediterranean sea model, use of the spectral nudging technique, size of the domain of integration and horizontal resolution. These studies are either performed within the so-called Big-Brother Experiment framework or through hindcast simulations driven by the ERA-40 reanalysis. The increase of resolution (from 50 to 12. 5 km) is found to be the only parameter affecting the modeling of extreme precipitation. The added value of the higher resolution on the way ALADIN-Climate simulates High Precipitation Events (HPE) in South-East France is carefully studied. Comparisons of ALADIN-Climate's skills to those of two State-of-the-art statistical methods of downscaling and detection of these events -- DSCLIM (Boé et al. , 2006) and "CYPRIM" (Nuissier et al. , 2011) -- show that with a resolution of 12. 5 km, the model offers better results than the first method and appears to be at least as good as the second one, therefore it constitutes an appropriate numerical tool to explore the climatic variability of the HPE. A climate change scenario (A1B) is then performed with this tool for the end of the XXe century and we assess the simulated changes affecting HPE in future climate. Several methods are proposed to analyse and display the results, suggesting an increase of both the frequency and intensity of the HPE

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Dezetter, Alain. "Modélisation globale de la relation pluie débit : application en zone de savanes soudanaises (Nord-Ouest de la Côte-d'Ivoire)". Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20173.

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Trois modeles globaux de relation pluie debit (creg, gr3 et modglo) sont utilises en zone de savanes soudanaises dans le nord-ouest de la cote d'ivoire, dans un but de prevision des apports decadaires et de gestion des ressources en eau. Apres la selection d'un critere numerique de calage et la mise au point d'un module d'evaluation comparative des hydrogrammes, les trois modeles sont cales pour 91 stations-annees reparties en 20 bassins versants de 120 a 4700 km#2. L'analyse de ces calages conduit a la mise au point d'equations de predetermination des parametres incluant des parametres d'occupation du sol (% de cultures). Ces equations, une fois testees et validees, permettent d'envisager l'utilisation de ces modeles pour des bassins versants non jauges afin de fournir des hydrogrammes decadaires de precision acceptable pour des amenageurs et des gestionnaires de projets a vocation agricole

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Lalonde, Morgane. "Urban effects on the hydroclimate : observation and model-based analyses". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS373.

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La gestion de l'eau urbaine évolue en réponse à l'augmentation de la population urbaine, à la demande croissante en approvisionnement en eau, au changement climatique, et aux modifications régionales de l'hydroclimat induites par la ville. Assurer une approche durable de la gestion de l'eau urbaine nécessite une compréhension approfondie de l'hydroclimat urbain. Cette thèse aborde ce besoin en étudiant les effects urbains sur les précipitations, les influences sur les propriétés des surfaces naturelles, et les interactions entre les systèmes atmosphériques et hydrologiques dans la formation de l'hydroclimat urbain. Une approche multidisciplinaire est adoptée, intégrant des connaissances des sciences atmosphériques et hydrologiques et combinant des analyses empiriques de données observées avec de la modélisation pour offrir des perspectives complémentaires. L'étude commence par examiner les effets urbains sur les précipitations à travers une combinaison de revue de littérature et d'apprentissage automatique pour évaluer tout consensus. Étant donné le manque d'accord parmi les études utilisant des données de précipitations radar, une méthodologie basée sur le vent et utilisant des précipitations radar est appliquée à un large échantillon de villes aux États-Unis et en Europe. Cette approche vise à déterminer si les zones urbaines ont une influence constante sur les précipitations à travers les régions, abordant le défi de généraliser les effets urbains sur les précipitations. L'aspect de modélisation comprend une revue des modèles existants de surface urbaine, en se concentrant sur leur représentation des processus hydrologiques de surface et des flux d'énergie. Ceci est suivi par le développement d'un nouveau schéma de surface urbaine pour le modèle ORCHIDEE, incorporant des hétérogénéités urbaines et une représentation de l'imperméabilité
Urban water management is evolving in response to the increasing urban population, rising demand for water supply, climate change, and urban-induced changes in regional hydroclimate. Ensuring a sustainable approach to urban water management requires a deeper understanding of the urban hydroclimate. This thesis addresses this need by investigating urban effects on precipitation, influences on natural surface properties, and the interactions between atmospheric and hydrological systems in shaping the urban hydroclimate. A multidisciplinary approach is adopted, integrating insights from both atmospheric and hydrological sciences and combining empirical analyses of observed data with modeling to provide complementary perspectives. The study begins by examining urban effects on precipitation through a combination of literature review and machine learning to assess any consensus. Given the lack of agreement among studies using radar precipitation data, a consistent wind-based radar methodology is applied to a broad sample of cities over the USA and Europe. This approach aims to determine if urban areas have a consistent influence on precipitation patterns across regions, addressing the challenge of generalizing urban effects on precipitation. The modeling aspect includes a review of existing urban land surface models, focusing on their representation of surface hydrological processes and energy fluxes. This is followed by the development of a new urban surface scheme for the ORCHIDEE model, incorporating urban heterogeneities and representation of imperviousness

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Drogue, Gilles. "Apports de l'information historique et des outils de modélisation à l'étude de l'évolution passée et future du climat et de la relation pluie-débit au Grand-Duché de Luxembourg". Strasbourg 1, 2003. http://www.theses.fr/2003STR1GEO1.

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L'étude diachronique des composantes du cycle hydrologique revêt une importance capitale, alors que notre environnement subit depuis plusieurs décennies un changement climatique sans précédent. Dans ce contexte, une analyse sérielle des tendances historiques affectant les principales variables hydro-climatologiques (précipitations liquides et solides, températures, durée d'insolation et hauteurs limnimétriques) est menée à différentes échelles de temps et d'espace. Ce regard historique est prolongé par la mise au point de scénarios climatiques, destinés à anticiper les évolutions possibles de la réponse hydrologique des principaux affluents de l'Alzette (Grand-Duché de Luxembourg) à l'horizon 2050. Après une critique serrée de la base de données hydro-climatologiques disponible, l'analyse de l'évolution séculaire du climat régional montre l'existence de deux oscillations climatiques successives depuis le milieu du XIXe siècle, qui impriment leur marque au régime hydrologique des principaux cours d'eau drainant le Grand-Duché de Luxembourg. Au cours des cinquante dernières années, l'existence de tendances antinomiques au sein des régimes pluviométriques des deux saisons extrêmes est mise en évidence. L'acuité de ces tendances statistiques est modulée par la topographie. Pendant la même période, le réchauffement climatique est confirmé, avec un gradient altitudinal en certaines saisons et sans l'asymétrie habituellement constatée entre températures maximales et minimales. Corrélativement au réchauffement climatique, la réserve nivale tend à s'amenuiser à l'échelle régionale au cours de la décennie 1990, sans récession généralisée auparavant. La durée d'insolation recule significativement au printemps et à l'automne, et s'accroît au cœur de l'été. L'ensemble de ces modifications climatiques est mis en rapport avec l'évolution du forçage atmosphérique de grande échelle. L'analyse des observations hydrométriques de la seconde moitié du XXe siècle, montre une réponse hydrologique plus nette en hiver qu'en été au changement de régime climatique, également dictée en partie par l'altitude moyenne du bassin versant
Time analysis of hydrological cycle components is of prime interest, our environment being subjected to climate change since few decades. In this context, trends in major hydro-climatic variables (rainfall, snow cover, air temperature, sunshine duration and water levels) were analysed at different time and spatial scales. This first working step is prolonged with application of future climate scenarios to rainfall-runoff modelling, in order to predict possible evolutions of hydrological reponse of main tributaries of the Alzette river (Grand Duchy of Luxembourg), in the middle of the current century (2050s). After a data quality checking of the hydro-climatic database, the secular analysis of regional climate demonstrates a succession of two climatic oscillations since the middle of the nineteenth century, influencing the hydrological regime of the main rivers flowing in the Grand Duchy of Luxembourg. During the last five decades, opposite trends between winter rainfall regime and summer rainfall regime could be found. The magnitude of trends is determined by atmosphere-topography interactions. In the same period, climate warming is confirmed, with an altitudinal dependancy in some seasons and an increase of diurnal temperature range in most seasons. As a result of temperature increase, snow cover has decreased on regional scale in the 1990s, but without general recessive trend before. Sunshine duration series exhibit significantly decreasing trend in spring and autumn and indicate cloudless conditions in summer. These climate trends could be related to synoptic atmospheric forcing evolution. Analysis of water level time series in the second half of the 20th century shows a stronger response to changes in climatic regime of winter high water levels, also conditonned by elevation of river basins

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Vermeulen, Arthur. "Modélisation biophysique du neurone récepteur olfactif : influence de la structure spatiale du neurone, de l'environnement sensillaire et de la rétropropagation des potentiels d'action sur le codage de l'intensité olfactive". Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0156.

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Le present travail porte sur le neurone recepteur olfactif et en particulier sur le codage de l'intensite d'un stimulus olfactif a l'etat stationnaire. En premier lieu, nous presentons les bases biologiques du travail. Puis nous proposons un modele biophysique decrivant les etapes successives de la conversion d'une concentration odorante en un train des potentiels d'action : le changement de la conductance membranaire (transduction), la generation du potentiel recepteur et celle des potentiels d'action. Nous demontrons une expression analytique decrivant chacune des etapes ; l'expression qui decrit le potentiel recepteur resulte d'une methode originale fondee sur le circuit equivalent de thevenin. Nous identifions les parametres pertinents et nous etudions les proprietes de codage (c'est-a-dire l'amplitude maximale, la sensibilite et l'etendue dynamique) de chaque etape de conversion. Enfin, nous analysons en detail comment ces proprietes de codage dependent de la structure spatiale du neurone, de l'environnement sensillaire, et de la retropropagation des potentiels d'action au long du neurone. Les resultats obtenus soulignent l'importance de la prise en compte de la structure spatiale du neurone et, dans certain cas, de son environnement.

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

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

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Jeannin, Nicolas. "Modélisation spatio-temporelle des champs de précipitation et des couverts nuageux associés : applications à la propagation terre-espace". Toulouse, ISAE, 2008. http://www.theses.fr/2008ESAE0012.

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Ce manuscrit réunit les résultats d'études consacrées à la modélisation spatio-temporelle des affaiblissements de propagation dans la troposphere. La modélisation de ces affaiblissements est utile pour l'optimisation et le dimensionnement des dispositifs adaptatifs de gestion de la ressource des satellites de télécommunication opérant en bande Ka ou Q/V. Ce manuscrit est organisé autour de cinq articles de revues. Les deux premières contributions sont dédiées à la modélisation des distributions statistiques de contenus troposphériques en vapeur d'eau et en eau liquide à partir respectivement de mesures radiométriques et de bases de données climatiques. La troisième étude touche à l'évaluation des performances d'un système utilisant la diversité de site à partir de données de radar météorologique ; une étude de l'advection des champs précipitations et de son paramétrage par des sorties de modèles de prévision météorologique est également entreprise. Le quatrième article vise à établir une expression analytique de la distribution de la fraction d'une zone, d'une taille comparable à celle d'un faisceau satellite, affectée par la pluie ; ce modèle est établi en assimilant les champs de précipitations à des champs aléatoires. Le formalisme des champs aléatoires est repris dans le cinquième article qui propose une modélisation spatio-temporelle des champs de précipitations et des atténuations sous-jacentes à hautes résolutions et à l'échelle d'une couverture satellite continentale.

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Quéno, Louis. "Apport de prévisions météorologiques à échelle kilométrique pour la modélisation du manteau neigeux en montagne". Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30360/document.

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Le suivi et la représentation de la variabilité du manteau neigeux en montagne sont des enjeux écologiques et sociétaux majeurs. Le récent développement de modèles météorologiques à échelle kilométrique offre un potentiel nouveau pour améliorer les simulations d'enneigement en montagne. Dans cette thèse, nous avons évalué l'apport des prévisions météorologiques du modèle de prévision numérique du temps AROME à 2.5 km de résolution horizontale pour alimenter le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus. Les simulations AROME-Crocus distribuées ont d'abord été évaluées sur les Pyrénées de 2010 à 2014, montrant un apport en termes de représentation de la variabilité spatio-temporelle du manteau neigeux par rapport à l'approche par massif du système opérationnel actuel SAFRAN-Crocus, malgré une surestimation des hauteurs de neige. Par la suite, la valeur ajoutée de produits satellitaires de rayonnements incidents a été étudiée pour des simulations d'enneigement dans les massifs alpins et pyrénéens, soulignant leur bonne qualité en montagne mais un impact mitigé sur le couvert neigeux simulé. Enfin, on a montré comment le schéma de microphysique nuageuse d'AROME associé à Crocus permet de mieux prévoir la formation de glace en surface du manteau neigeux par précipitations verglaçantes dans les Pyrénées. Ces travaux ouvrent la voie à une prévision nivologique distribuée à haute résolution en montagne
Monitoring and representing the snowpack variability in mountains are crucial ecological and societal issues. The recent development of meteorological models at kilometric scale offers a new potential to improve snowpack simulations in mountains. In this thesis, we assessed the potential of forecasts from the numerical weather prediction model AROME at 2.5 km horizontal resolution to drive the detailed snowpack model Crocus. AROME-Crocus distributed simulations were first evaluated over the Pyrenees from 2010 to 2014. They showed benefits in representing the snowpack spatio-temporal variability as compared to the massif-based approach of the current operational system SAFRAN-Crocus, despite an overestimation of snow depth. Then, we studied the potential added value of satellite-derived products of incoming radiations for simulating the snow cover in the French Alps and Pyrenees. These products were found of good quality in mountains but their impact on the simulated snow cover is questionable. Finally, we showed how the cloud microphysics scheme of AROME associated with Crocus enables to better predict ice formation on top of the snowpack due to freezing precipitation in the Pyrenees. These works pave the way for high-resolution distributed snowpack forecasting in mountains

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Harader, Elizabeth. "L'impact du changement climatique sur les événements hydrologiques extrêmes des petits bassins versants méditerranéens : le cas du bassin versant du Lez". Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30010/document.

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Le sud de la France est soumis à des crues éclair engendrées par de fortes précipitations automnales. L'évolution de ces événements avec le changement climatique est un enjeu clef pour cette région à forte dynamique démographique. L'étude de ces évolutions est freinée par la différence d'échelle entre les modélisations hydrologique et climatique. L'objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie capable de réaliser ce changement d'échelles et adaptée aux crues éclair des petits bassins versants au sud de la France. Le bassin versant du Lez est le bassin d'étude. Un modèle climatique régional à haute résolution fournit les précipitations futures sur le bassin d'étude. Les premiers résultats sur la période future suggèrent que l'intensité des crues éclair du bassin versant du Lez est susceptible d'augmenter. Cependant, ces résultats dépendent fortement du choix du modèle climatique et de l'état hydrique du bassin dont les évolutions sont méconnues
The Mediterranean region of southern France experiences extreme autumn rainfall, sometimes leading to violent flash floods. The evolution of these floods under the influence of climate change is a key question for the Mediterranean region, where a rapidly growing population puts human lives at stake. The difference in scale between the resolution of climate model outputs and hydrological impacts is a challenge for the study of flash floods in a future climate. The goal of this doctoral thesis is to propose a methodology adapted to the study of climate change impacts on flash floods in the small Mediterranean catchments of southern France. The Lez catchment near Montpellier was selected for a case study. Early results suggest that the intensity of flash floods may increase in the Lez catchment in a future climate. However these results are heavily dependent on the choice of the climate model used to simulate changes in precipitation and the evolution of future soil conditions, which were not taken into account in this study

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Brédy, Jhemson, i Jhemson Brédy. "Prévision de la profondeur de la nappe phréatique d'un champ de canneberges à l'aide de deux approches de modélisation des arbres de décision". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37875.

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La gestion intégrée de l’eau souterraine constitue un défi majeur pour les activités industrielles, agricoles et domestiques. Dans certains systèmes agricoles, une gestion optimisée de la nappe phréatique représente un facteur important pour améliorer les rendements des cultures et l’utilisation de l'eau. La prévision de la profondeur de la nappe phréatique (PNP) devient l’une des stratégies utiles pour planifier et gérer en temps réel l’eau souterraine. Cette étude propose une approche de modélisation basée sur les arbres de décision pour prédire la PNP en fonction des précipitations, des précédentes PNP et de l'évapotranspiration pour la gestion de l’eau souterraine des champs de canneberges. Premièrement, deux modèles: « Random Forest (RF) » et « Extreme Gradient Boosting (XGB) » ont été paramétrisés et comparés afin de prédirela PNP jusqu'à 48 heures. Deuxièmement, l’importance des variables prédictives a été déterminée pour analyser leur influence sur la simulation de PNP. Les mesures de PNP de trois puits d'observation dans un champ de canneberges, pour la période de croissance du 8 juillet au 30 août 2017, ont été utilisées pour entraîner et valider les modèles. Des statistiques tels que l’erreur quadratique moyenne, le coefficient de détermination et le coefficient d’efficacité de Nash-Sutcliffe sont utilisés pour mesurer la performance des modèles. Les résultats montrent que l'algorithme XGB est plus performant que le modèle RF pour prédire la PNP et est sélectionné comme le modèle optimal. Parmi les variables prédictives, les valeurs précédentes de PNP étaient les plus importantes pour la simulation de PNP, suivie par la précipitation. L’erreur de prédiction du modèle optimal pour la plage de PNP était de ± 5 cm pour les simulations de 1, 12, 24, 36 et 48 heures. Le modèle XGB fournit des informations utiles sur la dynamique de PNP et une simulation rigoureuse pour la gestion de l’irrigation des canneberges.
La gestion intégrée de l’eau souterraine constitue un défi majeur pour les activités industrielles, agricoles et domestiques. Dans certains systèmes agricoles, une gestion optimisée de la nappe phréatique représente un facteur important pour améliorer les rendements des cultures et l’utilisation de l'eau. La prévision de la profondeur de la nappe phréatique (PNP) devient l’une des stratégies utiles pour planifier et gérer en temps réel l’eau souterraine. Cette étude propose une approche de modélisation basée sur les arbres de décision pour prédire la PNP en fonction des précipitations, des précédentes PNP et de l'évapotranspiration pour la gestion de l’eau souterraine des champs de canneberges. Premièrement, deux modèles: « Random Forest (RF) » et « Extreme Gradient Boosting (XGB) » ont été paramétrisés et comparés afin de prédirela PNP jusqu'à 48 heures. Deuxièmement, l’importance des variables prédictives a été déterminée pour analyser leur influence sur la simulation de PNP. Les mesures de PNP de trois puits d'observation dans un champ de canneberges, pour la période de croissance du 8 juillet au 30 août 2017, ont été utilisées pour entraîner et valider les modèles. Des statistiques tels que l’erreur quadratique moyenne, le coefficient de détermination et le coefficient d’efficacité de Nash-Sutcliffe sont utilisés pour mesurer la performance des modèles. Les résultats montrent que l'algorithme XGB est plus performant que le modèle RF pour prédire la PNP et est sélectionné comme le modèle optimal. Parmi les variables prédictives, les valeurs précédentes de PNP étaient les plus importantes pour la simulation de PNP, suivie par la précipitation. L’erreur de prédiction du modèle optimal pour la plage de PNP était de ± 5 cm pour les simulations de 1, 12, 24, 36 et 48 heures. Le modèle XGB fournit des informations utiles sur la dynamique de PNP et une simulation rigoureuse pour la gestion de l’irrigation des canneberges.
Integrated ground water management is a major challenge for industrial, agricultural and domestic activities. In some agricultural production systems, optimized water table management represents a significant factor to improve crop yields and water use. Therefore, predicting water table depth (WTD) becomes an important means to enable real-time planning and management of groundwater resources. This study proposes a decision-tree-based modelling approach for WTD forecasting as a function of precipitation, previous WTD values and evapotranspiration with applications in groundwater resources management for cranberry farming. Firstly, two models-based decision trees, namely Random Forest (RF) and Extrem Gradient Boosting (XGB), were parameterized and compared to predict the WTD up to 48-hours ahead for a cranberry farm located in Québec, Canada. Secondly, the importance of the predictor variables was analyzed to determine their influence on WTD simulation results. WTD measurements at three observation wells within acranberry field, for the growing period from July 8, 2017 to August 30, 2017, were used for training and testing the models. Statistical parameters such as the mean squared error, coefficient of determination and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient were used to measure models performance. The results show that the XGB algorithm outperformed the RF model for predictions of WTD and was selected as the optimal model. Among the predictor variables, the antecedent WTD was the most important for water table depth simulation, followed by the precipitation. Base on the most important variables and optimal model, the prediction error for entire WTD range was within ± 5 cm for 1-, 12-, 24-, 26-and 48-hour prediction. The XGB model can provide useful information on the WTD dynamics and a rigorous simulation for irrigation planning and management in cranberry fields.
Integrated ground water management is a major challenge for industrial, agricultural and domestic activities. In some agricultural production systems, optimized water table management represents a significant factor to improve crop yields and water use. Therefore, predicting water table depth (WTD) becomes an important means to enable real-time planning and management of groundwater resources. This study proposes a decision-tree-based modelling approach for WTD forecasting as a function of precipitation, previous WTD values and evapotranspiration with applications in groundwater resources management for cranberry farming. Firstly, two models-based decision trees, namely Random Forest (RF) and Extrem Gradient Boosting (XGB), were parameterized and compared to predict the WTD up to 48-hours ahead for a cranberry farm located in Québec, Canada. Secondly, the importance of the predictor variables was analyzed to determine their influence on WTD simulation results. WTD measurements at three observation wells within acranberry field, for the growing period from July 8, 2017 to August 30, 2017, were used for training and testing the models. Statistical parameters such as the mean squared error, coefficient of determination and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient were used to measure models performance. The results show that the XGB algorithm outperformed the RF model for predictions of WTD and was selected as the optimal model. Among the predictor variables, the antecedent WTD was the most important for water table depth simulation, followed by the precipitation. Base on the most important variables and optimal model, the prediction error for entire WTD range was within ± 5 cm for 1-, 12-, 24-, 26-and 48-hour prediction. The XGB model can provide useful information on the WTD dynamics and a rigorous simulation for irrigation planning and management in cranberry fields.

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Rozprawy doktorskie na temat „Modélisation de l'intensité des précipitations”

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