Добірка наукової літератури з теми "Interface terre/eau"

Cet article traite de l’aspect global et des effets positifs etnégatifs du phénomène de la décompositiondes feuilles, qui représente l’une des principalescaractéristiques du fonctionnement hétérotrophedes milieux aquatiques. L’objectif de cette étudeétait d’évaluer la relation entre les coursd’eau et les milieux terrestres adjacents, puisque c’est auniveau des interfaces terre/eau que se résument les grandesétapes du fonctionnement d’un écosystème.Nous avons utilisé la technique des sacs à mailles, avecdes sachets de 0,5 cm d’ouverture de mailles permettant ainsi unaccès plus facile à la majeure partie desinvertébrés aquatiques qui interviennent dans ladégradation des feuilles dans l’eau. Les sachetsétaient introduits dans l’eau avec deux ou trois pierrespermettant de les lester au fond. Au niveau de la dégradationdes feuilles, nous avons constaté que les feuilles de laurierrose se décomposent et perdent leurs poids plus rapidement quecelles d’eucalyptus, une perte d’ailleurs trèsrapide puisqu’elle atteint la valeur de 70 % du poidsinitial en 30 jours seulement. Cette perte du poids initial pourraitêtre liée au phénomène de lessivage desfeuilles, lui-même dépendant de la texture et de lastructure des feuilles et de l’action desinvertébrés, particulièrement celle des mollusques(dilacérateurs) et des diptères (filtreurs) quicontribuent pour une part très importante dans ladégradation des feuilles. Cette période est assez rapidepour les feuilles de laurier rose (15 jours), alors qu’elle estrelativement longue pour celles d’eucalyptus (30 jours) dont lacolonisation par les invertébrés, aussi bien en nombrequ’en biomasse, demeure plus faible par rapport à celledes feuilles de laurier.

Les interfaces terre-eau, fortement vulnérables au changement climatique et à la pression anthropique, requièrent une surveillance accrue. Toutefois, l’observation ininterrompue des zones submergées et émergées demeure un défi en raison de la présence d’eau. La télédétection lidar topobathymétrique constitue une solution adéquate en assurant une représentation continue des zones terre-eau, matérialisée par des nuages de points 3D et des formes d’ondes 1D. Cependant, une pleine exploitation de ces données requiert des outils encore en attente de développement. Cette thèse présente plusieurs méthodes d’extraction de connaissances des données lidar topo-bathymétriques, incluant des approches de classification basées sur des nuages de points bi-spectraux et des formes d’ondes bispectrales. En outre, des réseaux de neurones profonds sont conçus pour la segmentation sémantique, la détection et la classification d’objets, ainsi que l’estimation de paramètres physiques de l’eau à partir des formes d’ondes bathymétriques. L’utilisation de modèles de transfert radiatif guide des approches visant à réduire la nécessité de données labélisées, améliorant ainsi le traitement des formes d’ondes lidar dans les eaux très peu profondes ou turbides
Land-water interfaces face escalating threats from climate change and human activities, necessitating systematic observation to comprehend and effectively address these challenges. Nevertheless, constraints associated with the presence of water hinder the uninterrupted observation of submerged and emerged areas. Topo-bathymetric lidar remote sensing emerges as a suitable solution, ensuring a continuous representation of landwater zones through 3D point clouds and 1D waveforms. However, fully harnessing the potential of this data requires tools specifically crafted to address its unique characteristics. This thesis introduces methodologies for extracting environmental knowledge from topobathymetric lidar surveys. Initially, we introduce methods for classifying land and seabed covers using bi-spectral point clouds or waveform features. Subsequently, we employ deep neural networks for semantic segmentation, component detection and classification, and the estimation of water physical parameters based on bathymetric waveforms. Leveraging radiative transfer models, these approaches alleviate the need for manual waveform labeling, thereby enhancing waveform processing in challenging settings like extremely shallow or turbid waters

Le memoire est relatif a la modelisation mecaniste des transferts hydriques dans le systeme sol-plante-atmosphere. Dans une premiere partie (chapitre i), sont presentees les considerations theoriques sur lesquelles est fonde le modele utilise, qui est ensuite decrit en details dans le chapitre ii. Le chapitre iii presente l'etude experimentale qui a servi de support a la determination des parametres du modele et a sa validation sur de longues series chronologiques de donnees. Par ailleurs, le manque d'informations sur certains parametres relatifs a la plante et aux caracteristiques hydrodynamiques du sol, ainsi que le souci d'ameliorer les resultats de la modelisation, nous ont conduit a developper et a mettre en uvre une procedure de determination des parametres du modele par methode inverse. Ainsi, le chapitre iv est dedie a la description succincte des principes de la methode utilisee et a la presentation des resultats obtenus lors de son application aux sites etudies: parcelles de sol nu et cultivees en mais irrigue. Pour le cas des sites sol nu, l'application de la methode a permis la determination des parametres sol pour lesquels le modele a reproduit de facon acceptable la variation spatio - temporelle des variables d'etat mesurees: profils de teneur en eau et de potentiel matriciel dans le sol, composantes du bilan hydrique. En outre, en fixant les parametres des relations potentiel matriciel teneur en eau du sol, la methode a permis l'estimation de la conductivite hydraulique du milieu en fonction de son humidite. Pour le cas des sites cultives, la methode inverse s'est averee etre un outil assez performant pour la determination des parametres decrivant le developpement de la culture, en evitant les difficultes inherentes a leur estimation par tatonnement. L'ensemble des resultats montre que le modele utilise, complete par un algorithme d'estimation inverse de certains parametres, conduit a des estimations tout a fait raisonnables tant des composantes du bilan hydrique que des variations spatio temporelles annuelles de l'etat hydrique du sol, et ce aussi bien sur sol nu que sur sol cultive. Il a egalement montre son aptitude a des simulations longue duree, rendues possibles par une parametrisation simple des donnees climatiques de forcage

Les eaux et les plantes des zones volcaniques sont souvent très pauvres en sélénium, alors que les teneurs totales observées dans les sols sont normales. Ceci est très spécifique aux zones volcaniques et semble dû aux argiles des sols qui ne sont pas des phylloaluminosilicates comme dans la plupart des autres régions du globe, mais des aluminosilicates tubulaires, les imogolites. Ces minéraux sont dotés d'une très grande surface spécifique (400-1000 m2 g-1 selon la méthode) et réagissent avec les anions de sélénium en formant des complexes de sphère interne, liées par des liaisons covalentes, qui réduisent la mobilité du sélénium en affectant sa biodisponibilité. D'un autre cote, l'interaction de la surface externe de ces nanotubes d'imogolite, similaire a la surface (001) de la gibbsite, avec l'eau a été étudié par des simulations de dynamique moléculaire. Les simulations décrivent une surface plus hydrophobique que celle de la gibbsite, étant l'hydrophobicite induite par la courbure de la structure. Ce résultat a des importantes implications environnementales, car il peut expliquer la formation de complexes organo-minerales entre les aluminosilicates nanotubulaires ou nanoparticulés. Comme dernier résultat, une structure pour la schwertmannite, un oxyhydroxy-sulphate de fer nanoparticulé, a été décrite a partir de données de diffraction de rayons X de haute énergie et des simulations ab-initio.

Cinq des plus grands fleuves mondiaux sont en Arctique et transportent des quantités importantes de carbone dissous organique (COD) et inorganique (CID) dans l’Océan Arctique (OA). La réponse de l’océan côtier à ces apports est encore incertaine, ce qui est un frein à l’estimation des flux air/mer de CO2 dans cette région. Dans un contexte de réchauffement climatique et de changement rapide de l’environnement arctique, il est donc important de mieux comprendre l’effet de ces apports de carbone terrigène sur les flux de CO2 dans les panaches fluviaux. Le modèle couplé océan/glace/biogéochimie ECCO-Darwin est utilisé afin d’étudier la réponse du sud-est de la mer de Beaufort aux apports de carbone dissout du fleuve Mackenzie des échelles synoptiques à interannuelles. Ce modèle régional intègre le tout premier forçage interannuel journalier de COD terrigène provenant du Mackenzie estimé grâce à la fusion de données in situ et de données satellites acquis aux trois embouchures principales du delta. Nous observons que la variabilité interannuelle du débit du Mackenzie module localement les flux air/mer de CO2 dans le panache fluvial côtier. Le CID terrigène contribue deux fois plus que le COD terrigène au dégazage du panache. Avec le dégel du pergélisol, les incertitudes sur la dégradation du COD terrigène dans les panaches fluviaux sont nombreuses. La variabilité des flux air/mer de CO2 liée à la dégradation bactérienne est estimée à ±0.39 TgC yr−1 en 2009. D’autres processus biophysiques contribuent également à cette variabilité comme la floculation du COD terrigène (+0.14 TgC yr−1 absorbé par l’océan) et la stratification verticale induite par le panache (+0.35 TgC yr−1 rejeté par l’océan). Ce travail de thèse met en lumière l’importance d’inclure une représentation réaliste du continuum terre/mer dans les modèles régionaux arctiques afin d’améliorer les estimés de flux de carbone dans cet océan changeant et fortement altéré par les modifications de ses bassins versants
About 10 % of atmospheric carbon dioxide is sequestered in the ocean above 60°N, half of which is in coastal seas where 10 % of the global riverine freshwater volume flows in. Five of the world’s largest rivers convey in the Arctic Ocean (AO) huge quantities of dissolved carbon in the organic (DOC) and inorganic (DIC) form. The response of the coastal ocean to this supply is still highly uncertain, which makes the assessment of air-sea CO2fluxes challenging in this remote region. It is thus timely to gain a better understanding of the impact of terrestrial carbon released by watersheds on air-sea CO2 fluxes in Arctic rivers plumes, especially in a context of global warming. In the present PhD thesis, the ECCO-Darwin ocean-sea ice-biogeochemical model is used to investigate the synoptic to interannual response of the South eastern Beaufort Sea (Western AO) to the Mackenzie River’s carbon exports. The model includes the very first daily terrestrial DOC (tDOC) runoff forcing estimated through merging riverine in situ measurements and coastal remotely sensed data at three major delta outlets, over the last two decades (2000-2019). We find that interannual variability in river discharge modulates localized air-sea CO2flux in the coastal plume with riverine DIC contributing twice as much as riverine DOC to CO2 outgassing. As current knowledge on tDOC remineralization in Arctic plume regions is still uncertain, the range of air-sea CO2 flux variability due to microbial remineralization is estimated to ±0.39 TgC yr−1 in 2009. Other biophysical processes also contribute to the high CO2 flux variability, such as tDOC flocculation (+0.14 TgC yr−1 in gassing) and enhanced plume stratification (+0.35 TgC yr−1 outgassing). To conclude, the work presented here intends to pave the way toward a better representation of the land-to-ocean continuum (LOAC) in regional Arctic models with the aim to improve the simulated carbon cycle in rapidly changing Arctic watersheds and coastal seas

On etudie la diagenese chimique dans les sediments lacustres et marins recents. L'analyse chimique des eaux interstitielles permet de dresser des bilans matieres et des bilans stoechiometriques rendant compte de l'ensemble des transformations diagenetiques, d'envisager la precipitation de mineraux authigenes, de quantifier les precipitations et dissolutions et d'estimer les flux de metaux trace a l'interface eau-sediment. On poursuit le travail par l'analyse des sediments et des interactions existant a la surface des particules. On presente un protocole experimental pour extraire selectivement les metaux traces des sediments et un modele de leur adsorption sur les surfaces des particules en suspension au-dessus du fond. On envisage enfin les phenomenes de diffusion et les mecanismes de transport ionique dans les eaux interstitielles

Le frottement exerce par l'ecoulement sur un fond plat lisse est calcule a l'aide d'un modele de fermeture turbulente de type k-l en 1dv. Les resultats generalises sous une forme parametrique permettent de calculer rapidement les frottements maximum et moyen pour toutes les combinaisons d'un courant et d'une houle colineaires ou obliques. La distribution verticale et la variation temporelle de sediment en suspension sur un fond rugueux sont examinees par une autre version de ce meme modele. Les comparaisons intensives avec les experiences montrent les limites et les applications possibles de ce type de modele dans le genie cotier. La couche limite oscillatoire sur les fonds de rides est etudiee a l'aide d'une version 2dv du modele k-l et d'un modele de type vortex discret. La generation, le developpement et l'ejection des vortex autour des rides sont clairement reproduits par les modeles

L'étude présentée ici concerne la répartition du 210Pb atmosphérique à l'échelle globale dans l'environnement. Ce travail débute par une étude expérimentale concernant les mesures de flux de dépôt atmosphérique de 210Pb dans les pluies, les sols et la neige. Une base de données a ensuite été construite en regroupant les mesures effectuées ces quatre dernières décennies. Celle-ci se focalise sur les concentrations de 210Pb dans l'air de surface et sur les flux de dépôt d'origine atmosphérique mesurés aux interfaces atmosphère-surface terrestre (collecteurs artificiels, sols et neige) et eau-sédiment. Cette base de données est ensuite exploitée. Les données de 210Pb atmosphérique sont analysées qualitativement en termes de transport (circulation atmosphérique) et de mécanismes de dépôt, et utilisées quantitativement pour la validation d'un modèle de circulation générale (GCM). En dernière partie, les données de flux de dépôt de 210Pb à l'interface eau-sédiment sont comparées statistiquement aux données de flux de dépôt atmosphérique. Cette comparaison est appliquée à l'étude des transferts entre l'atmosphère et les sédiments et permet ainsi de distinguer quatre différents types de réservoirs aquatiques.

Etude realisee dans le bassin occidental de le mediterranee fortement soumis aux apports d'origine naturelle ou anthropique du fait de la proximite des sources d'emission. Choix d'une approche par marqueurs lipidiques. Analyse des hydrocarbures et acides gras qui fournissent des informations concernant des phenomenes se deroulant a des echelles differentes. Les flux relatifs aux differents mecanismes ont ete calcules et discutes

Bien que la prévision saisonnière soit opérationnelle depuis quelques années, son application à l'hydrologie reste encore aujourd'hui moins développée. La prévision saisonnière hydrologique peut pourtant se révéler être un outil utile pour prévoir quelques mois à l'avance les caractéristiques hydrologiques, comme les conditions d'humidité des sols ou les débits des rivières. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le potentiel de la chaîne hydrométéorologique Hydro-SF pour prévoir les débits et l'humidité des sols à l'échelle de la saison en France métropolitaine pour la gestion des ressources en eau, et plus particulièrement l'anticipation des sécheresses et des basses eaux. Pour cela, dans un premier temps, les différentes sources de prévisibilité du système hydrologique, ainsi que l'apport de la prévision saisonnière par rapport à une prévision climatologique, sont évaluées sur la période de 1960 à 2005 au printemps (trimestre Mars-Avril-Mai). Ces résultats, qui font l'objet d'un article publié, montrent alors qu'une part importante de la prévisibilité du système hydrologique provient : de la neige pour les bassins de montagne, de la nappe souterraine modélisée dans le bassin de la Seine, et du forçage atmosphérique pour les plaines en France. De plus, plusieurs forçages du modèle de climat ARPEGE sont comparés, et l'apport de la prévision saisonnière par rapport à la climatologie est constaté sur le Nord-Est de la France. Ensuite, compte-tenu de l'importance des forçages tmosphériques dans les résultats obtenus précédemment en zone de plaine, un travail spécifique sur la descente d'échelle des prévisions saisonnières météorologiques est réalisé. Les températures et les précipitations issues des prévisions saisonnières sont désagrégées grâce à une méthode statistique complexe : la classification par type de temps et analogues avec DSCLIM. Cette désagrégation est ainsi comparée à la méthode implémentée jusqu'à présent, basée sur une simple interpolation spatiale et des calculs d'anomalies standardisées. Ce travail sur la descente d'échelle s'effectue toujours sur la période du printemps, et permet ainsi de constater que son apport par rapport à la descente d'échelle simple auparavant utilisée reste mitigé autant pour les paramètres de surface du forçage atmosphérique que pour les variables hydrologiques. Quelques pistes d'études plus poussées sur la descente d'échelle des prévisions saisonnières sont ainsi proposées pour l'avenir. Enfin, des prévisions saisonnières hydrologiques sont réalisées pour la saison de l'été (Juin-Juillet-Août), période où ont lieu les plus fortes tensions sur les différents usages de l'eau du fait des faibles débits et des sécheresses. Ce thème est alors documenté à l'aide de quatre expériences de prévisions avec des dates d'initialisations différentes (de Février à Mai) pour évaluer la chaîne Hydro-SF sur la période de débits estivaux en France, mais aussi pour connaître la date optimale d'initialisation des prévisions et permettre la meilleure anticipation d'éventuelles sécheresses. Les résultats sont intéressants puisqu'ils montrent des scores significatifs à partir des prévisions initialisées au mois d'Avril, surtout pour les bassins en aval des montagnes dont la prévisibilité dépend de la couverture neigeuse, et le bassin de la Seine où l'influence de la nappe modélisée sur les débits des rivières augmente par rapport au printemps. Comme pour le printemps, l'apport de la prévision saisonnière pour le système hydrologique est évalué et montre une valeur ajoutée sur le Sud de la France.