Дисертації з теми "Modélisation végétale"
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Duchesne, Isabelle. "L'effet du climat sur les plantes fourragères au Québec: estimation des pertes par la modélisation." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/26822/26822.pdf.
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Richard, Romain. "Transestérification éthanolique d'huile végétale dans des microréacteurs : transposition du batch au continu." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/6960/1/richard.pdf.
Анотація:
La réaction de transestérification des huiles végétales avec de l'éthanol permet la production d’esters éthyliques dont les applications industrielles sont, à ce jour, essentiellement cosmétiques ou alimentaires. Pour ouvrir le champ des applications aux biocarburants (pour substituer les carburants actuels issus de ressources fossiles), il est apparu nécessaire de développer un procédé de transestérification plus performant pour être économiquement rentable. Selon le schéma réactionnel et les propriétés thermocinétiques du système, les limites des procédés batchs existants pourraient être franchies en utilisant des procédés continus. Le système étudié est complexe en raison des changements d’équilibres de phase notamment et de la présence simultanée de différents phénomènes (mélange, transferts de chaleur et de matière, réactions principales et compétitives) qui doivent être précisément contrôlés. Pour concevoir correctement un procédé continu et acquérir de nombreuses données, les microréacteurs apparaissent comme un outil approprié à cette transposition. Dans ce travail, nous avons transposé la réaction batch dans un dispositif microstructuré continu (tube PFA de diamètre interne 508 μm) induisant un meilleur contrôle des transferts de chaleur et de matière. L’étude de l’influence des conditions de fonctionnement (débits des réactifs, rapport molaire initial huile/éthanol, température…) a permis de trouver des paramètres réactionnels favorables qui permettent d’atteindre des conversions et rendements élevés. Dans ces conditions, nous avons montré qu’il est possible d’acquérir des données cinétiques dès les premières secondes de réaction, ce qui n’était pas réalisable en réacteur batch conventionnel. Pour acquérir ces données en batch et en microréacteurs, nous avons développé une méthode d’analyse en ligne par spectroscopie proche infrarouge en s’appuyant sur la chromatographie en phase gazeuse comme méthode de référence. Des modèles PLS ont alors été établis pour quantifier en ligne les teneurs en composés majoritaires lors de la réaction de transestérification de l’huile de tournesol hautement oléique avec l’éthanol. A partir de ces données, les phénomènes mis en jeu ont été modélisés et les constantes cinétiques ainsi que les coefficients de transfert de cette réaction ont été déterminés. Le modèle a ensuite été utilisé pour simuler des réactions avec d’autres conditions opératoires et il nous a permis de travailler sur la séparation des produits de la réaction.
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Prat, Laurent E. "Modélisation d'un réacteur thermo-mécano-chimique bi-vis utilisé en fractionnement de la matière végétale." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT019C.
Анотація:
Le developpement de nouvelles voies de valorisation chimique des productions agro-industrielles passe par une transformation susceptible d'apporter une valeur ajoutee, mettant en uvre des technologies proches de celles que ces industries maitrisent deja, et dont le dimensionnement est compatible d'une part avec leur capacite d'investissement et d'autre part avec les caracteristiques des productions vegetales (faible densite, couts de collecte et de transport). Les travaux effectues dans ce sens depuis plusieurs annees ont mis en evidence les possibilites offertes par le reacteur extrudeur bi-vis comme outil de fractionnement et de transformation des agroressources. L'adaptation de la configuration, du profil de vis et des conditions operatoires permettent d'exploiter le reacteur bi-vis comme un extracteur-raffineur des constituants de la matiere vegetale. Ce travail propose une premiere etape dans la modelisation d'un extrudeur bi-vis utilise en fractionnement de la matiere vegetale et plus particulierement en extraction solide/liquide. Il aborde la modelisation des phenomenes de transport d'un melange polyphasique solide/liquide au sein du reacteur grace a un modele monodimensionnel. Afin de predire les rendements d'extraction, un modele de transfert de matiere et de reaction est couple avec le modele de transport. Une methodologie est presentee pour acquerir en reacteur batch les grandeurs utiles au transfert de matiere au sein de matrices vegetales. Enfin, une approche energetique est proposee pour aborder la question de la repartition de la consommation en energie dans le reacteur et de sa modelisation.
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Penard, Cédric. "Détection satellitaire et modélisation opérationnelle de la production végétale non-fixée dans la bande côtière bretonne." Brest, 2009. http://www.theses.fr/2009BRES2044.
Анотація:
L’eutrophisation des milieux marins côtiers, de plus en plus importante, représente un des impacts majeurs des activités humaines sur l’environnement. Les phénomènes d’eutrophisation sont en constante augmentation; ces dernières décennies ont vu le nombre de sites touchés augmenter de par le monde. La bande côtière bretonne est particulièrement concernée par ce phénomène. L’objectif de ce travail est multiple. Il vise d’abord à mettre en évidence et à quantifier l’impact et le rôle des apports en nutriments sur la production primaire et l’eutrophisation des milieux côtiers, de façon à suggérer des solutions ou des pistes d’amélioration. Ensuite, il a aussi un objectif de prévision à court terme de l’état biologique sur la zone. Pour atteindre ces objectifs, un modèle en temps réel a été mis en oeuvre, dont les résultats, comparés à des mesures satellitaires, sont présentés sur www. Previmer. Org. L’outil principal de ce travail est un modèle couplé physique/biogéochimie. La partie hydrodynamique est fournie par le code Mars3D (3D hydrodynamical Model for Application at Regional Scale) développé à IFREMER. Au code hydrodynamique Mars3D est couplé le modèle des cycles de l’azote, du phosphore et du silicium d’IFREMER. A ce modèle de base a été ajouté celui d’un genre spécifique de phytoplancton : le genre Pseudo-Nitzschia. Certaines espèces de Pseudo-Nitzschia sont réputées toxiques. En effet, ce phytoplancton a la capacité de synthétiser une toxine: l’acide domoïque. Cette toxine est responsable du syndrome ASP (Amnesic Shelltish Poisoning). Le modèle reproduit globalement les mêmes zones de toxicité que les mesures du REPHY, et donne des résultats encourageantsEutrophication is more and more important in the coastal environment. It is one major impact of human activity on environment. The eutrophication phenomena are growing continuously. Over the last decades, the number of sites affected has been rising over the world. Eutrophication of French Brittany coastal shelf is a recurrent problem, always more worrying. The objective of this work is multiple: it aims at highlighting and understanding the impact and the role of the contributions in nutrients on the primary production and the eutrophication of the coastal environment. This work also has the ambition of identifying and understanding the causes of the phenomena and thus to make it possible to bring solutions or tracks of improvement. Lt also has an objective of short-term forecast of the biological state of the zone. This work led to the implementation of a real-time model, which results can be visualised and compared to satellite measurements on w. Previmer. Org. The main tool for this work is a coupled physical-biogeochemical model. The hydrodynamic part is provided by the code Mars3D (3D hydrodynamic Model for Application At Regional Scale) developed by IFREMER. The biogeochemical model of IFREMER, with its model of nitrogen, phosphorus and silicon cycles, is coupled to the hydrodynamic code Mars3D. We added to this basic model a specific kind of phytoplankton which can be harmful: Pseudo-Nitzschia. Indeed, this phytoplankton has the capacity to synthesize domoic acid which is a toxin responsible for the ASP syndrome (Amnesic Shellfish Poisoning). The model reproduces overall the same zones of toxicity as measurements of the REPHY, and gives encouraging results
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Ravaz, Nathalie. "Croissance de populations levuriennes mixtes : effet Killer : analyse et modélisation." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT058G.
Анотація:
Ce travail porte sur l'etude de populations levuriennes constituees de souches differentes. Il a pour objectif d'analyser les interactions entre ces souches, et de proposer un modele qui represente ces interactions. Une premiere partie developpe la methodologie mise en uvre, et en particulier, les problemes poses par l'identification de souches differentes sont analyses. Un modele d'etude est constitue par un couple levure killer/levure sensible. Des cultures avec differents pourcentages initiaux des deux souches ont ete realisees, et l'effet killer analyse du point de vue cinetique et qualitatif. Les observations physiologiques effectuees ont permis de proposer un modele mathematique traduisant l'effet killer. Ce modele simule convenablement le comportement de la souche sensible soumise a un effet killer; son extension a d'autres situations est discutee. Ce travail presente un double interet: un interet fondamental, puisqu'une meilleure connaissance des interactions permettra une meilleure comprehension de l'ecologie des levures, et un interet industriel par son application aux problemes d'implantation de souches dans des milieux non steriles, cas typique en oenologie
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Helbert, Jérôme. "Estimation et modélisation de la distribution spatiale de l'eau au sein d'un couvert végétal : mise en oeuvre d'un dispositif multipôle fonctionnant en régime quasi-statique." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2001. http://www.theses.fr/2001VERS0014.
Анотація:
Ce document présente un prototype de dispositif multipôle fonctionnant en régime quasi statique permettant d'accéder à la distribution spatiale du contenu en eau de la végétation. Le principe consiste à estimer le contenu en eau des couverts végétaux à partir d'une mesure de leur permittivité diélectrique. La mesure s'effectue in situ, sans contact avec les plantes, est non destructive et instantanée. Le dispositif multipôle est composé de plusieurs électrodes : un courant alternatif à 450 khz est injecté dans le milieu sonde grâce à deux électrodes, tandis qu'une ou plusieurs paires d'électrodes de réception mesurent une différence de potentiel. Une étude théorique basée sur la méthode des éléments finis a permis de simuler le fonctionnement du dispositif multipôle dans un couvert de blé considèré comme un milieu stratifié horizontalement (air, épis, tiges et sol). Les résultats montrent que la différence de potentiel entre les électrodes de réception dépend à la fois de la permittivité des épis de blé et de celle des tiges, mais que le sol n'a pratiquement pas d'influence sur les mesures. Un réseau de neurones, utilisé pour inverser les données de la simulation, montre alors que la permittivité des organes végétaux peut être estimée précisément à partir des différences de potentiel mesurées. La validation expérimentale de l'instrument a été menée sur un couvert de blé. Comme prévu par l'étude théorique, les mesures effectuées avec le dispositif multipôle sont inversement corrélées au contenu en eau des plantes. Des variations temporelles des différences de potentiel permettent ainsi de révèler des variations de contenu en eau. Par ailleurs, il est possible d'estimer le contenu en eau des plantes de blé, pour les plantes entières mais aussi pour des organes précis comme les tiges ou les épis. Les incertitudes obtenues sur l'estimation du contenu en eau sont alors du même ordre de grandeur que les incertitudes dues à la méthode destructive de référence.
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Cerdan, Olivier. "Analyse et modélisation du transfert de particules solides à l'échelle de petits bassins versants cultivés." Orléans, 2001. http://www.theses.fr/2001ORLE2017.
Анотація:
Dans le nord ouest du Bassin Parisien ainsi que dans de nombreuses zones cultivées de la ceinture loessique du nord de l'Europe, des problèmes économiques et environnementaux graves dus à l'érosion des sols sont de plus en plus fréquents. Les conditions à la surface du sol, i. E. La structure de surface, la rugosité et le couvert végétal, jouent un rôle majeur sur les capacités d'infiltration, et la sensibilité à l'érosion. La connaissance et la compréhension de l'hétérogénéité spatiale et de la dynamique temporelle de ces conditions de surface sont des points clé pour la modélisation de l'érosion hydrique des sols cultivés. L'objectif de cette étude est l'élaboration d'un modèle d'érosion à l'échelle du bassin versant qui intègre ces connaissances. A cet effet, de récentes expérimentations ont fourni des références quantitatives de taux de ruissellement et d'érosion à différentes échelles et pour différentes situations en termes de caractéristiques climatiques, d'état de surface, d'occupation du sol et de pratiques agricoles. Ces références ont été utilisées afin de développer des règles de décisions qui permettent d'évaluer la capacité d'infiltration, la concentration potentielle en sédiment du ruissellement et la sensibilité à l'incision des parcelles agricoles. Un réseau de circulation du ruissellement élaboré à partir du modèle numérique d'altitude combiné avec des informations sur les motifs agraires permet de calculer la hauteur d'eau ruisselée, le transport de sédiment par érosion diffuse ainsi que la localisation et la quantification de l'érosion linéaire en tout point du bassin versant.
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Colson, Josiane. "Développement reproducteur du soja-impact des conditions de culture et modélisation du potentiel de production variétal." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30139.
Анотація:
Le potentiel de production du soja, eleve a la floraison, est rarement exteriorise en situations agricoles, a cause des pertes par abscission de gousses ou avortement des graines, ce qui confere une grande instabilite du rendement. Notre etude vise a une meilleure comprehension de cette variabilite du rendement des varietes et tente d'explorer leur potentialite de production, lorsqu'elles sont placees dans differentes situations pedoclimatiques et culturales. L'experimentation multi-sites et la simulation de la croissance et de la production du soja ont ete menees simultanement. Le modele utilise, soygro, a la particularite de decrire avec precision l'elaboration des composantes du rendement, en basant le deroulement du cycle sur une echelle phenologique detaillee, et sur les modifications de la repartition des assimilats. Parmi les varietes etudiees, deux modes de fructification apparaissent, qui semblent independants du type de croissance ou du groupe de precocite, mais plutot lies au genome de la plante. Par ailleurs, quelle que soit la variete, le nombre de gousses varie fortement pendant les phases de formation et de grossissement des graines. Le rendement final obtenu depend etroitement des conditions d'alimentation realisee pendant ces phases-cles du developpement reproducteur. A partir des resultats experimentaux, le modele a ete adapte pour les varietes actuellement cultivees, puis pour des varietes issues de la selection recente, necessitant la mise au point d'une methode originale de calibration basee sur les caracteristiques du developpement reproducteur. Enfin, pour evaluer le modele et tenter de definir ses limites d'utilisation, une analyse de sensibilite et une estimation de la qualite predictive ont ete realisees. A l'exception des cas de contraintes hydriques severes, le comportement du modele semble satisfaisant, la production etant simulee avec un ecart moyen de 3,5 q/ha. Ce modele constitue donc un outil de synthese des connaissances physiologiques et agronomiques du fonctionnement de la culture de soja. Il pourrait rendre accessible le choix des interventions en cours de cycle
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Sow, Demba. "Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la digestion anaérobie de Euphorbia tirucalli et d'autres plantes à latex sahéliennes : euphorbia balsamifera et calotropis procera." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0323.
Анотація:
Le présent travail a consisté à fermenter des plantes à latex pour la production de biogaz. Ainsi, Euphorbia tirucalli, coupé en morceaux ou broyé, est digéré à 37°C puis à 48°C dans différents réacteurs. Les rendements varient de 0,301/l. J a 0,891/l. J. La meilleure productivité en biogaz est obtenue avec la plante coupée en morceaux. La digestion anaérobie de Euphorbia balsamifera et de Calotropis procera, avec des réacteurs de 1,5 l incubés à 37°C puis à 48°C, a donné des rendements variant de 0,30 l/l. J à 0,78 l. J. Notre modèle de simulation de la digestion anaérobie est basé sur l'acétate, le propionate et le glucose. Grâce aux équations mathématiques proposées et aux résultats expérimentaux, nous avons déterminé les constantes des équations. Ainsi, nous avons validé le modèle pour différents fermenteurs de Euphorbia tirucalli.
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N'diaye, Senghane. "Fractionnement de la matière végétale : mise au point d'un procédé thermo-mécano-chimique et modélisation du fonctionnement du réacteur bi-vis." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT040G.
Анотація:
Un reacteur extrudeur bi-vis type bc-45 est adapte pour le fractionnement thermo-mecano-chimique de la matiere vegetale. Les deux matieres premieres utilisees, le bois de peuplier et la plante entiere de sorgho a fibre, sont caracterisees. Des correlations entre les variables operatoires (debit de liquide, debit de solide, concentration en soude, temperature, vitesse de rotation des vis), les variables internes (energie mecanique specifique, pression en butee, intensite consommee par le moteur) et les reponses caracterisant l'extraction alcaline des hemicelluloses, sont etablies. Le role primordial de la concentration en soude sur le fonctionnement du reacteur est demontre. L'influence des principaux facteurs operatoires et des profils de vis sur les caracteristiques papetieres des residus solides obtenus apres fractionnement est etudiee. Le modele piston dispersion axiale developpe a partir de la distribution des temps de sejour des phases liquide et solide a permis une description satisfaisante de l'hydrodynamique dans le reacteur
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Gosseau, Florie. "Développement de nouveaux idéotypes de tournesol par une approche associant génétique quantitative et modélisation du couvert végétal." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30267.
Анотація:
L’évaluation des performances et des caractéristiques des nouvelles variétés produites est une étape clef de l’amélioration des performances d’une culture. Cependant, le processus d’évaluation des variétés est actuellement principalement basé sur des expérimentations en champs. Cela réduit le nombre et la diversité des conditions pédologiques, climatiques et les pratiques culturales évaluées et bien sûr rend impossible l’évaluation dans des conditions climatiques futures induites par le changement climatique. Evaluer, comprendre génétiquement et prédire la plasticité de la performance des variétés est donc un enjeu de recherche fondamentale et appliquée pour adapter les variétés aux conditions climatiques et aux systèmes de culture futurs. Notre objectif général est de construire des outils qui permettent de tirer parti de la plasticité phénotypique pour utiliser plus efficacement les ressources génétiques et environnementales afin de réduire les écarts de rendement actuellement observés entre le progrès génétique (rendement potentiel) et la production agricole. Pour parvenir à cet objectif, nous avons développé deux approches pour contribuer à l’identification de marqueurs génétiques impliqués dans la performance et la stabilité des variétés dans des environnements de culture variés. Les deux approches utilisent à la fois des modèles de génétique quantitative et un modèle écophysiologique pour tenir compte de l’interaction entre les variétés et l’environnement. La première approche ("plasticité") se base sur l’identification des bases génétiques de la plasticité du rendement et la seconde ("optimisation") sur l’identification des bases génétiques des caractéristiques d’hybrides optimaux pour le niveau et la stabilité du rendement dans une population d’environnement de cultureélargie. Dans la première approche "plasticité", le modèle écophysiologique nous a permis de caractériser les niveaux de stress abiotiques des environnements du réseau d’essais. Nous avons ensuite pu estimer la plasticité des performances d’un panel d’hybride vis-à-vis de ces stress. L’intégration avec les données de génotypage a permis ensuite d’en identifier le contrôle génétique et de prédire ces caractéristiques chez des hybrides apparentés. Dans la seconde approche "optimisation", la conception d’un modèle multi-échelle génétique et écophysiologique est un élément central pour prédire la performance d’hybrides non observés en champ dans des conditions de culture variées. Nous avons procédé en deux étapes : (1) utiliser des modèles de prédiction génomique pour prédire un ensemble de paramètres phénotypiques caractérisant un hybride en fonction de son génotype, puis (2) utiliser un modèle de simulation pour prédire le rendement de l’hybride en fonction de l’environnement, de la conduite de culture et de ses paramètres phénotypiques. La performance de ce modèle couplé s’est révélée inférieure à une approche de prédiction génomique seule et nous a permis d’identifier des verrous méthodologiques pour cette problématique. Nous avons mis en oeuvre de manière exploratoire ce modèle dans une approche d’optimisation par simulation qui nous a permis d’identifier des combinaisons de caractères physiologiques et développementaux associés à des performances plus élevées ainsi que d’en identifier le contrôle génétique. Dans les deux approches menées, les analyses de génétique d’association ont permis de la complexité du contrôle génétique des différents caractères, les informations relatives à aux marqueurs associés sont disponibles pour développer des variétés qui seront adaptées à des conditions de culture de plus en plus variables, du fait du changement climatique et de la nécessité de développer des pratiques agricoles plus durablesAssessing the performance and the characteristics (e.g. yield, quality, disease resistance, abiotic stress tolerance) of new varieties is a key component of crop performance improvement. However, the variety testing process is presently exclusively based on experimental field approaches. This reduces the number and the diversity of experienced combinations of varieties x environment x management conditions and of course testing in future climatic conditions generated by climate change. Testing, understanding genetically and predicting phenotyic plasticity of crop performance constitutes therefore a challenge for basic and applied research in order to adapt varieties to future climatic conditions and technical practices. Our aim is to design tools to leverage phenotypic plasticity and better use genetic and environmental resources to reduce yield gaps currently observed between the genotypic potential and the agricultural production. We developed two approaches to identify genetic markers associated to yield and its stability in various production situations. Both approaches are based on the combination of quantitative genetics models and crop simulation models to capture phenotypic plasticity. The first approach ("plasticity") aims to identify the genetic architecture of yield plasticity in a multi-environment trial, while the second ("optimization") rather focus of the genetic architecture of plant traits that are optimal for yield and its variance in specific growing conditions. In the first "plasticity" approach, the crop simulation model allowed assessing abiotic stress levels occurring in a multi environment trial. We then calculated yield plasticity for each genotype in a hybrid panel as the regression of the yield of the hybrid against the stress level in the environment (reaction norms). Finally, a genome-wide association study (GWAS) identified genetic markers linked to yield plasticity. In the second "optimization" approach, the key step was to design a multiscale model to predict the performance of new hybrids in new environments. We proceed in two steps: (1) build whole genome prediction models to predict a set of component traits as a function of allelic combination of genotypes and (2) use a crop simulation model to predict the hybrid yield as a function of component traits, environmental variables and management practices. We found that the accuracy of our multi-scale model was worse than the accuracy of a sole genome prediction model directly predicting crop yield, but we identified new bottlenecks related to the design of such models. We nevertheless used this model in an experimental simulation-based optimisation method, which allowed identifying plant traits associated to high yield level and stability in specific growing conditions and we discussed their genetic architecture. In both approaches, association studies identified numerous genomic regions controlling yield plasticity in responses to abiotic stresses and highlighted its complexity. Such information is available to plant breeders to develop new genotypes adapted to increasingly variable cropping conditions drived by climate change to fulfill the societal need to switch to more sustainable agricultural management
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Maltas, Alexandra. "Analyse par expérimentation et modélisation de la dynamique de l’azote dans les systèmes sous semis direct avec couverture végétale des Cerrados brésiliens." Montpellier, ENSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ENSA0011.
Анотація:
Dans la région des Cerrados brésiliens, le semis direct sur couverture végétale (SCV) est basé sur la suppression du labour, la constitution d’un mulch végétal et l’implantation d’une culture d’intersaison. Cette thèse visait à analyser la dynamique de l’azote sous ces systèmes. Le travail repose sur des données collectées en parcelles agricoles, complétées par des expérimentations en laboratoire et des simulations avec un modèle de culture (STICS). Les mesures ont été réalisées sur des parcelles semées en maïs, pendant le cycle de la culture principale, lesquelles différaient soit par l'âge en SCV, soit par la culture d’intersaison précédant le maïs, soit par la fertilisation azotée. Dans un premier temps, nous avons analysé à partir d’une chronoséquence les effets de l’âge en SCV sur le stock de N organique du sol et sur sa vitesse de minéralisation. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux effets de la nature des cultures d’intersaison, sur l’offre en azote minéral pour la culture suivante (maïs). Le modèle de culture STICS a ensuite été paramétré spécifiquement pour la culture sous SCV. Puis la capacité du modèle à rendre compte des principaux effets de ces systèmes sur la dynamique du N dans les Cerrados, a été évaluée. La dernière partie de la thèse a été consacrée à l’analyse par expérimentation et modélisation des effets combinés de l’âge en SCV, des cultures d’intersaison et de la fertilisation azotée sur le bilan azoté et le rendement du maïs. Ce travail montre que la minéralisation du sol augmente avec l’âge en SCV des parcelles grâce à une élévation des stocks de N organique. Les cultures d’intersaison, du fait de leur capacité à absorber le N minéral du sol, permettent de réduire la lixiviation des nitrates pendant l’intersaison. Cependant, le N absorbé n’est que faiblement restitué par minéralisation des résidus de culture au cycle suivant. Les effets positifs de ces cultures sur l’offre en N du sol devraient donc intervenir principalement sur le long terme en favorisant l’évolution des stocks de N organique. La réponse du maïs à la fertilisation azotée n’est pas systématique et la présence ou l’absence de réponse dépend principalement des pluies qui régissent la lixiviation des nitrates. L’âge en SCV et la nature de la culture d’intersaison n’ont finalement qu’une influence secondaire sur la dynamique du N dans ces systèmes.
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Moity, Laurianne. "Conception, modélisation et caractérisation de solvants agro-sourcés." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10075.
Анотація:
Le bouleversement du monde des solvants classiques, résultant de la récente prise de conscience des risques environnementaux et sanitaires liés à leur utilisation, a conduit au développement de nouveaux solvants présentant un meilleur profil HSE et dérivés de la biomasse végétale : les agro-solvants. Ces solvants alternatifs ont été recensés, modélisés et comparés aux solvants organiques classiques dans un panorama purement théorique établi grâce à l'approche COSMO-RS. Cet outil permet non seulement d'aider à la substitution de solvants indésirables mais aussi de souligner les besoins de nouvelles structures. Une démarche in silico de conception raisonnée d'agro-solvants, via le développement d'un logiciel de synthèse automatique, GRASS, a ainsi été mise en place et permet de générer virtuellement des produits de commodités à partir d'agro-synthons abondants (glycérol, acide itaconique, isosorbide, etc.) et de transformations chimiques pertinentes industriellement. Les structures générées sont ensuite triées via des modèles de prédiction de propriétés physico-chimiques afin de sélectionner les mieux adaptés pour une application donnée. Des agro-solvants dérivés du glycérol et de l'isosorbide (éthers, esters, acétals) ont été sélectionnés, synthétisés puis évalués expérimentalement en considérant leurs propriétés physico-chimiques (Tfus, Téb, d, η, stabilités à l'hydrolyse et à l'oxydation), leurs capacités de solubilisation de deux pesticides cibles et leurs propriétés hydrotropes. Ces mesures expérimentales ont ensuite été confrontées à différents modèles de prédictionMany of the traditional organic solvents (halogenated compounds, aromatics, glycols ethers) are banned or about to be, as a result of the recent awareness of the environmental and health risks associated with their use. There is therefore an urgent need to find alternatives with good ESH (Environment, Safety and Health) profiles, preferably coming from renewable feedstock: the so-called biosolvents. In this work, these alternative solvents have been listed, modeled, and compared to classical organic ones to give a purely predictive landscape obtained thanks to the COSMO-RS approach. This tool can be used to help in finding substitution solutions and also highlights the needs for new biosolvents. A Computer-Assisted Organic Synthesis program, named GRASS, has been developed to help in the rational design of biosolvents from a bio-based building block (glycerol, itaconic acid, isosorbide, etc.) through industrially-relevant chemical transformations. Then, all the virtual derivatives generated have been sorted out thanks to property prediction models in order to select the most relevant ones. Biosolvents coming from glycerol and isosorbide (ethers, esters, acetals) have been selected, synthesized and experimentally evaluated as solvents considering their physico-chemical properties (m.p., b.p., d, η, stabilities to hydrolysis and to oxidation), their capacities to solubilise two agrochemicals, and their hydrotropic properties. These experimental data have then been compared to various prediction models
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Moity, Laurianne. "Conception, modélisation et caractérisation de solvants agro-sourcés." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10075.
Анотація:
Le bouleversement du monde des solvants classiques, résultant de la récente prise de conscience des risques environnementaux et sanitaires liés à leur utilisation, a conduit au développement de nouveaux solvants présentant un meilleur profil HSE et dérivés de la biomasse végétale : les agro-solvants. Ces solvants alternatifs ont été recensés, modélisés et comparés aux solvants organiques classiques dans un panorama purement théorique établi grâce à l'approche COSMO-RS. Cet outil permet non seulement d'aider à la substitution de solvants indésirables mais aussi de souligner les besoins de nouvelles structures. Une démarche in silico de conception raisonnée d'agro-solvants, via le développement d'un logiciel de synthèse automatique, GRASS, a ainsi été mise en place et permet de générer virtuellement des produits de commodités à partir d'agro-synthons abondants (glycérol, acide itaconique, isosorbide, etc.) et de transformations chimiques pertinentes industriellement. Les structures générées sont ensuite triées via des modèles de prédiction de propriétés physico-chimiques afin de sélectionner les mieux adaptés pour une application donnée. Des agro-solvants dérivés du glycérol et de l'isosorbide (éthers, esters, acétals) ont été sélectionnés, synthétisés puis évalués expérimentalement en considérant leurs propriétés physico-chimiques (Tfus, Téb, d, η, stabilités à l'hydrolyse et à l'oxydation), leurs capacités de solubilisation de deux pesticides cibles et leurs propriétés hydrotropes. Ces mesures expérimentales ont ensuite été confrontées à différents modèles de prédictionMany of the traditional organic solvents (halogenated compounds, aromatics, glycols ethers) are banned or about to be, as a result of the recent awareness of the environmental and health risks associated with their use. There is therefore an urgent need to find alternatives with good ESH (Environment, Safety and Health) profiles, preferably coming from renewable feedstock: the so-called biosolvents. In this work, these alternative solvents have been listed, modeled, and compared to classical organic ones to give a purely predictive landscape obtained thanks to the COSMO-RS approach. This tool can be used to help in finding substitution solutions and also highlights the needs for new biosolvents. A Computer-Assisted Organic Synthesis program, named GRASS, has been developed to help in the rational design of biosolvents from a bio-based building block (glycerol, itaconic acid, isosorbide, etc.) through industrially-relevant chemical transformations. Then, all the virtual derivatives generated have been sorted out thanks to property prediction models in order to select the most relevant ones. Biosolvents coming from glycerol and isosorbide (ethers, esters, acetals) have been selected, synthesized and experimentally evaluated as solvents considering their physico-chemical properties (m.p., b.p., d, η, stabilities to hydrolysis and to oxidation), their capacities to solubilise two agrochemicals, and their hydrotropic properties. These experimental data have then been compared to various prediction models
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Del, Masto Alessandra. "Transition d’échelle entre fibre végétale et composite UD : propagation de la variabilité et des non-linéarités." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD022/document.
Анотація:
Bien que les matériaux composites renforcés par fibres végétales (PFCs) représentent une solution attractive pour la conception de structures légères, performantes et à faible coût environnemental, leur développement nécessite des études approfondies concernant les mécanismes à la base du comportement non-linéaire en traction exprimé, ainsi que de la variabilité des propriétés mécaniques. Compte tenu de leur caractère multi-échelle, ces travaux de thèse visent à contribuer, via une approche numérique, à l’étude de la propagation de comportement à travers les échelles des PFCs. Dans un premier temps, l’étude se focalise sur l’échelle fibre : un modèle 3D de comportement de la paroi est d’abord implémenté dans un calcul EF, afin d’établir l’influence de la morphologie de la fibre sur le comportement exprimé. Une fois l’impact non négligeable de la morphologie déterminé, une étude des liens entre morphologie, matériau et ultrastructure et comportement en traction est menée via une analyse de sensibilité dans le cas du lin et du chanvre. La deuxième partie du travail es dédiée à l’échelle du pli de composite. Une nouvelle approche multi-échelle stochastique est développée et implémentée. Elle est basée sur la définition d’un volume élémentaire (VE) à microstructure aléatoire pour décrire le comportement du pli. L’approche est ensuite utilisée pour étudier la sensibilité du comportement du VE aux paramètres nano, micro et mésoscopiques. L’analyse de sensibilité, menée via le développement de la réponse sur la base du chaos polynomial, nous permet ainsi de construire un métamodèle du comportement du pliAlthough plant-fiber reinforced composites (PFCs) represent an attractive solution for the design of lightweight, high performance and low environmental cost structures, their development requires in-depth studies of the mechanisms underlying their nonlinear tensile behavior, as well as variability of mechanical properties. Given their multi-scale nature, this thesis aims to contribute, using a numerical approach, to the study of the propagation of behavior across the scales of PFCs. Firstly, the study focuses on the fiber scale: a 3D model of the behavior of the wall is first implemented in an EF calculation, in order to establish the influence of fiber morphology on the tensile behavior. Once the non-negligible impact of the morphology has been determined, a study of the links between morphology, material and ultrastructure and tensile behavior is conducted via a sensitivity analysis in the case of flax and hemp. The second part of the work is dedicated to the composite ply scale. A new stochastic multi-scale approach is developed and implemented. It is based on the definition of an elementary volume (VE) with random microstructure to describe the behavior of the ply. The approach is then used to study the sensitivity of VE behavior to nano, micro and mesoscopic parameters. Sensitivity analysis, conducted via the development of the response on the basis of polynomial chaos, allows us to construct a metamodel of the tensile behavior of the ply
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Xiong, Tou Cheu. "Le noyau de la cellule végétale est-il autonome en matière de signalisation calcique?" Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30197.
Анотація:
Dans ce travail, nous démontrons, pour la première fois chez les végétaux, que des noyaux isolés de cellules de Tabac BY-2, perçoivent des stimuli physiques (température et choc mécanique) et les convertissent en variations spécifiques de calcium libre nucléaire. La modélisation mathématique suggère que le noyau se comporte comme un système clos. Sur le plan mécanistique, les mouvements calciques sont régis par des canaux de type IP3 ou TRP localisés sur la membrane interne. Le taux de calcium nucléaire libre est régulé par des sphingolipides dont certains sont activateurs des canaux TRP. Dans les cellules entières, le cytosol contrôle l'action des sphingolipides (présents dans le noyau) sur l'homéostasie calcique nucléaire. Les résultats renforcent le concept d'autonomie partielle du noyau en matière de signalisation calcique encore controversé en biologie cellulaire. Ils montrent, par ailleurs, l'existence de connections entre différentes voies de signalisation dans le noyauHere we describe the first evidence establishing that nuclei isolated from plant cells perceive physical stimuli (temperature and mechanical shocks) and convert them into specific changes in free calcium concentrations in the nucleoplasm. Mathematical modeling suggests that the nucleus behaves as a close system. Under these conditions, calcium movements in isolated nuclei depend upon calcium channel activities (InsP3 operated- or TRP-type channels) located in the inner nuclear membrane. Changes in free nuclear calcium are induced by sphingolipids some of them being activators of TRP channels. In intact cells, the cytosol controls the effects of sphingolipids (located in the nucleus) on the homeostasy of nuclear calcium. Collectively, our data strengthen the controversial idea that the nucleus is partially autonomous in terms of calcium signalling. They show further that different signaling pathways are connected in the nucleus
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Teles, dos Santos Moisés. "Conception des triacylglycérides à propriétés contrôlées : formulation et modélisation." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0101/document.
Анотація:
Issues de ressources renouvelables, les huiles végétales (mélanges de triacylglycérols) sont des matières premières aux multiples applications dans divers secteurs, tels que l’industrie alimentaire, les lubrifiants, les solvants, les cosmétiques, la pharmacie, parmi autres. Pour faciliter le développement de produits utilisant de telles matières premières, le travail de thèse s’intéresse à la modélisation de l'équilibre de phases pour mélanges de triacylglycérols et la conception d’un logiciel prédictif de leurs propriétés. Les modèles employés sont totalement prédictifs et tiennent compte des polymorphes. La phase liquide et le polymorphe a sont supposés idéaux à l’inverse des polymorphes b et b’ dont les coefficients d’activités sont calculés à l’aide du modèle de Margules où les coefficients d’interactions binaires sont prédits à partir de la similarité des chaines d’acide gras sur le squelette glycérol. L'optimisation directe de l'énergie libre de Gibbs permet de calculer la quantité de solide dans les graisses ; propriété fondamentale corrélée à de nombreuses fonctionnalités de produits basés sur des huiles végétales. Le calcul de l'équilibre solide - liquide à plusieurs températures permet de simuler des courbes de fusion et des courbes de calorimétrie différentielle à balayage. L’influence sur ces courbes de modifications dans la structure moléculaire et de la composition des mélanges est étudier pour plusieurs systèmes et comparés avec des données expérimentales: triacylglycérols purs, mélanges binaires et ternaires de triacylglycérols, huiles végétales naturelles et mélanges d'huiles végétales impliquant des centaines de triacylglycérols. Des réactions d'interestérification chimique, largement utilisées pour modifier la composition et propriétés d'huiles et graisses, sont simulées et comparés avec des données expérimentales. Le bon accord avec les données expérimentales permet de valider l'outil informatique et son caractère prédictif permet d’envisager son utilisation pour des mélanges, températures et compositions encore non évaluées de façon à orienter les efforts expérimentaux vers les mélanges les plus prometteursThe search for sustainable development is an incentive for renewable resources usage in chemical industry. Vegetable oils (triacylglycerol-based mixtures) are raw-materials that match this criterion and they are currently and potentially used in a wide range of sectors, such as: food industry, lubricants, solvents, cosmetics, pharmaceutical, among others. Aiming to aid product design using such raw-materials, this work deals with phase equilibrium modeling and the development of a computational tool for properties prediction. The models used are totally predictive and they deal with the existence of solid polymorphism. The liquid state and the crystals are treated as ideal phases. The activity coefficients of phases ’ and (notideal) are estimated using Margules model, for which the binary molecular interaction parameters are calculated in a predictive manner by means of correlations with the similarity degree between fatty acids chains in the glycerol. By direct optimization of Gibbs Free Energy, the Solid Fat Content is computed, a fundamental property for vegetable oils–based products functionality. The results of phase equilibrium in different temperatures allow simulating melting curves and Differential Scanning Calorimetry curves, allowing a computational evaluation of how molecular structure and composition changes affect desired properties. The calculated results were applied and compared with experimental data in a wide range of systems: pure systems, binary and ternary triacylglycerol mixtures, natural vegetable oils and mixture of vegetable oils (hundreds of components). Chemical interesterification reaction, widely applied to change fats and oils composition and properties, were also simulated and the results compared with experimental data in different compositions and temperatures. The good agreement between computational results and experimental data enables the computational tool validation and its predictive nature makes it suitable for the study of mixtures in temperatures and compositions not yet evaluated. Consequently, the experimental efforts (cost and time) can be concentrated on the most promised molecules/mixtures
A busca pelo desenvolvimento sustentável é um incentivo para o uso de recursos renováveis na indústria química. Óleos vegetais (misturas de triacilgliceróis) são matérias-primas que atendem a este critério e apresentam aplicações atuais e potenciais em diversos setores, tais como indústria de alimentos, lubrificantes, solventes, cosméticos, farmacêutica, dentre outros. Com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento de produtos utilizando tais matérias-primas, o presente trabalho trata da modelagem do equilíbrio de fases em misturas de triacilgliceróis e do desenvolvimento de uma ferramenta computacional preditiva de propriedades. Os modelos usados são totalmente preditivos e consideram a existência de polimorfismo na fase sólida. O estado líquido e o polimorfo são considerados ideais. Os coeficientes de atividade das fases e (não-ideais) são estimados através do modelo de Margules, no qual os coeficientes de interação molecular binária são calculados de forma preditiva através de correlações com o grau de similaridade entre as cadeias de ácidos graxos no glicerol. Através da otimização direta da Energia Livre de Gibbs, é calculado o Conteúdo de Gordura Sólida, uma propriedade fundamental para funcionalidade de produtos baseados em óleos vegetais. Através do cálculo do equilíbrio de fases em diversas temperaturas são simuladas curvas de fusão e curvas de Calorimetria Exploratória Diferencial, permitindo uma avaliação computacional do efeito que alterações na estrutura molecular e composição apresentam nas propriedades de interesse. Os resultados calculados foram aplicados e comparados com dados experimentais em diversos sistemas: triacilgliceróis puros, misturas binárias e ternárias de triacilgliceróis, óleos vegetais naturais e misturas de diversos óleos vegetais (centenas de triacilgliceróis). Reações de interesterificação química, amplamente utilizadas para alterar a composição e propriedades de óleos e gorduras, foram igualmente simuladas e os resultados comparados com dados experimentais em diversas composições e temperaturas. A boa concordância entre os dados simulados e experimentais permite validar a ferramenta computacional e seu caráter preditivo a torna útil no estudo de misturas em temperaturas e composições ainda não avaliadas, de forma que os esforços experimentais (custo e tempo) possam ser direcionados às misturas mais promissoras
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Blanc, Nicolas. "Etude de la fragmentation de milieux granulaires : modélisation numérique à l'échelle du grain et analyse expérimentale du broyage de matières minérales et végétale." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS039/document.
Анотація:
Le broyage est une opération couramment réalisée dans de nombreux secteurs industriels. Malgré son apparente simplicité, le broyage met en jeu des phénomènes de fragmentation complexes dépendant à la fois des propriétés de la matière, des sollicitations mécaniques dans le broyeur, et de la dynamique des poudres au sein de celui-ci. Aujourd'hui l'évolution des technologies de broyage repose essentiellement sur un savoir-faire empirique et de nombreux efforts sont encore à déployer pour améliorer leur efficacité énergétique. Cette optimisation ne pourra être réalisé qu'en s'appuyant sur une connaissance fine des phénomènes mis en jeux à plusieurs échelles (échelle sub-particulaire, échelle de la particule, du lit de poudre et du procédé). L'objectif de ces travaux de thèse est de mettre en évidence les paramètres clés influençant les mécanismes de comminution et l'efficacité énergétique du broyage. Un modèle numérique de rupture de particules présentant des défauts sous forme de clivage a été mis en œuvre. Il a permis notamment d'analyser l'influence de la distribution spatiale des fissures sur la statistique des seuils de rupture en lien avec les chemins de fissures et la taille des fragments. A l'échelle du procédé, une étude expérimentale, réalisée au sein d'un broyeur de laboratoire, a permis de proposer un modèle énergétique s'inspirant de celui de Rittinger mais tenant compte des phénomènes d'agglomération. Ce modèle a ensuite été généralisé à différentes technologies de broyage à media broyant pour comparer leur efficacité énergétique lors du broyage de matières minérales, végétale ainsi qu'en condition de cobroyageAlthough grinding is a widespread operation in industrial processes, it remains poorly understood. The difficulty to model grinding not only lies in the complexity of the fragmentation, which depends on material properties and loading dynamics, but also on the stress transmission from the grinder to the particles. The development of grinding technologies has led to an empirical know-how, and much more effort is still needed to understand the the mechanisms of the comminution of particles. This objective can be achieved only by increasing knowledge on the phenomena involved at different scales (sub-particle heterogeneities, particle, powder bed and boundary conditions of the process).In this PhD work, we investigate the key parameters influencing comminution mechanisms and the energetic efficiency of grinding. A numerical model of particle breakage including a subparticle distribution of cleavages was developed. This model allowed us to analyze the cracks patterns, fragment sizes and probability distribution of failure. At the scale of the process, an extensive experimental study of comminution was carried out using a laboratory mill. An energy evolution inspired by Rittinger model but taking into account the agglomeration phenomena was proposed. This model was then extended to other grinding technologies to compare the energy efficiency for grinding minerals, vegetal particles and their comilling
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Pervanchon, Frank. "Modélisation de l'effet des pratiques agricoles sur la diversité végétale et la valeur agronomique des prairies permanentes en vue de l'élaboration d'indicateurs agri-environnementaux." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL061N.
Анотація:
Nous posons l'hypothèse selon laquelle il est nécessaire d'élaborer un modèle mathématique de prévision de la diversité végétale et de la valeur agronomique des prairies permanentes pour construire des indicateurs de gestion des prairies permanentes en fonction de l'ensemble des pratiques agricoles qui y sont appliquées. Nous montrons que la régression multiple ne permet pas d'obtenir de modèles performants de la diversité végétale. En revanche, la prédiction de la valeur pastorale est assez performante si l'on tient compte des facteurs du milieu (pH, humidité, etc. ). Cependant, ces bons résultats ne concernent que les prairies mixtes de Lorraine, en raison d'un faible nombre de données disponibles. Pour modéliser la diversité végétale, nous proposons une modélisation basée sur des systèmes experts associé à la logique floue. Cette modélisation est l'une des premières applications concrètes de la théorie des groupes fonctionnels basés sur les traits de vie des espèces végétales. Nous montrons qu'il est possible de diagnostiquer et prédire la végétation (liste d'espèces végétales) et la valeur patrimoniale d'une prairie, sans réaliser de relévés floristiques, en se basant uniquement sur les traits de vie déjà identifiés dans la littérature. Des indicateurs sont obtenus en rapportant les résultats du modèle à des valeurs régionales de diversité végétale et de valeur pastoraleWe set out the hypothesis according which it is necessary to elaborate a mathematical model for the prediction of vegetal diversity and of agronomical value of permanent grasslands. The fmal aim is to set up indicators of permanent grassland management according to the agricultural practices applied there. We demonstrate that multiple regression analysis does not allow obtaining effective models of vegetal diversity. Nevertheless, the prediction of pastoral value is rather effective when considering the environmental factors (pH, moisture, etc. ). However, these results do not concern the mixed grasslands of Lorraine, because of a weak number of available data. Ln order to predict vegetal diversity and agronomic value, we propose a model based on expert systems associated to fuzzy logic. This modelisation is one of the ftrst concrete applications of the theory of functional groups based on life traits of plant species. We show that it is possible to diagnose and predict vegetation (list of vegetal species) and the patrimonial value of grassland, without realizing floristic relevés, by being based only on the life traits already identified in litterature. Lndicators are obtained by reporting the model's results on an abacus ofregional values of vegetal diversity and ofpastoral value
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Taconet, Odile. "Analyse de la thermographie infrarouge satellitaire pour la modélisation de l'évaporation sur une région agricole." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112494.
Анотація:
La possibilité de déterminer par télédétection infrarouge satellitaire les paramètres et flux de surface à une échelle régionale (102 à 104 km2) a été développée récemment. La plupart des méthodes sont fondées sur l'équation de la conservation des flux à la surface considérée comme un milieu conductif équivalent à un sol nu. Dans ce contexte, l'appert de notre travail a été l'introduction d'une description réaliste du couvert végétal à l'échelle régionale et de ses relations avec les contraintes atmosphériques. La méthodologie développée a repris et généralisé le formalisme de Deardorff qui introduit un nombre restreint de paramètres de surface à méso-échelle. Par des tests de sensibilité du modèle, il a été montré que sur les couverts végétaux bien développés, un seul paramètre la résistance stomatique globale du couvert, joue un rôle dominant et qu'en conséquence une seule température de surface celle du maximum de jour, par inversion du modèle, suffit pour le déterminer et en déduire les flux de surface. Cette approche est appliquée à des zones apparaissant thermiquement homogènes sur l'imagerie infrarouge, par un algorithme de classification. Une étude climatique de la Beauce, sur l'année 1982, montre que sur une région agricole uniforme (couverte de blé) des zones homogènes thermiquement différentes apparaissent liées à des drainages du sol différents à grandes échelles et révélées en période de stress hydrique du couvert. La pertinence de cette approche a été testée lors d'une période d'assèchement de 10 jours (en Juillet 1983) pendant une expérience sur une plaine agricole homogène (Grande Beauce 30 km x 30 km). Sur un site expérimental, des mesures de flux de surface. Par télédétection acoustique (SODAR), cohérentes avec la résolution satellitaire, om été acquises et une comparaison positive des flux simulés et mesurés a été obtenue. Pour la même période, un modèle de sol nu s'est révélé inapplicable lorsqu'il y avait de la végétation. Des tests de simulations ont quantifié la sensibilité des résultats aux erreurs expérimentales. Plus que sur sol nu, le modèle de végétation reste dépendant d'une correction précise de la température radiative. L'utilisation simultanée de satellites défilants et géosynchrones, observant la même zone thermiquement homogène sous 2 angles différents, minimise l'erreur sur la température radiative télédétection satellitaire infrarouge, inversion "température IR/flux de surface'', modélisation du couvert végétal, évaporation, résistance stomatique globale du couvert, algorithme de segmentation d'images, validation à l'échelle satellitaire, erreur de la méthodologie.
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Maire, Vincent. "Des traits des graminées au fonctionnement de l'écosystème prairial : une approche de modélisation mécaniste." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00725487.
Анотація:
Dans un environnement fluctuant, le fonctionnement de l'écosystème prairial est régulé par la diversité des espèces végétales et leur dynamiqie propre. Comprendre les mécanismes fins par lesquels opère cette régulation et pouvoir simuler en retour le fonctionnement de l'écosystème sont des enjeux majeurs en agriculture (valorisation de la ressource fourragère) et en écologie ( gestion de la biodiversité). Dans ce cadre d'étude, nous avons développé, utilisé et évalué un modèle écophysiologique de diversité prairiale (GEMINI), qui simule de manière mécaniste la réponse des plantes à des contraintes climatiques et de gestion, et la dynamique des interactions entre les différentes espèces. Un dispositif expérimental situé à Theix a permis de paramétrer ce modèle grâce aux traits fonctionnels et de l'évaluer sur 13 espèces de graminées en culture pure et en mélange de six espèces, et sous deux conditions de fréquence de coupe et deux niveaux de fertilisation azotée. Nous avons montré que la complexité du modèle était nécessaire et suffisante pour prédire correctement la réponse individuelle de ces espèces dans ces différentes conditions. L'utilisation de ce modèle a également permis d'avancer les connaissances sur les différences de statégies végétales utilisées par les plantes pour les mécanismes d'acquisition et d'utilisation de l'azote minérale et d'acquisition du carbone atmosphérique pour la photosynthèse. Pour ces différents mécanismes nous avons montré des lois de compromis entre les différentes fonctions d'une plante et des lois de coordination entre les flux de carbone et d'azote au sein d'une plante. Grâce au modèle, nous avons montré que ces deux types de lois étaient essentiels pour le fonctionnement et la plasticité d'une plante.
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Maire, Vincent. "Des traits des graminées au fonctionnement de l'écosystème prairial : une approche de modélisation mécaniste." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2009. http://www.theses.fr/2009CLF21934.
Анотація:
Dans un environnement fluctuant, le fonctionnement de l'écosystème prairial est régulé par la diversité des espèces végétales et leur dynamiqie propre. Comprendre les mécanismes fins par lesquels opère cette régulation et pouvoir simuler en retour le fonctionnement de l'écosystème sont des enjeux majeurs en agriculture (valorisation de la ressource fourragère) et en écologie ( gestion de la biodiversité). Dans ce cadre d'étude, nous avons développé, utilisé et évalué un modèle écophysiologique de diversité prairiale (GEMINI), qui simule de manière mécaniste la réponse des plantes à des contraintes climatiques et de gestion, et la dynamique des interactions entre les différentes espèces. Un dispositif expérimental situé à Theix a permis de paramétrer ce modèle grâce aux traits fonctionnels et de l'évaluer sur 13 espèces de graminées en culture pure et en mélange de six espèces, et sous deux conditions de fréquence de coupe et deux niveaux de fertilisation azotée. Nous avons montré que la complexité du modèle était nécessaire et suffisante pour prédire correctement la réponse individuelle de ces espèces dans ces différentes conditions. L'utilisation de ce modèle a également permis d'avancer les connaissances sur les différences de statégies végétales utilisées par les plantes pour les mécanismes d'acquisition et d'utilisation de l'azote minérale et d'acquisition du carbone atmosphérique pour la photosynthèse. Pour ces différents mécanismes nous avons montré des lois de compromis entre les différentes fonctions d'une plante et des lois de coordination entre les flux de carbone et d'azote au sein d'une plante. Grâce au modèle, nous avons montré que ces deux types de lois étaient essentiels pour le fonctionnement et la plasticité d'une plante
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Toquet, Dominique. "Le système-irrigation en Basse-Normandie : "Adéquation des ressources du cycle de l'eau aux besoins hydriques de la production végétale agricole par modélisation de l'irrigation"." Caen, 2000. http://www.theses.fr/2000CAEN1289.
Анотація:
La gestion de l'eau est une des questions d'importance de ce nouveau siècle. L’eau est l'élément vital pour les végétaux et quand la demande en eau est supérieure à l'offre, on parle alors de sécheresse, qui est définie comme étant un phénomène naturel grave d'ordre climatique caractérisé par un manque d'eau. La Basse-normandie connait de façon récurrente ce phénomène de sécheresse et celle-ci peut entrainer jusqu'a 20 % de perte pour le rendement de la production végétale agricole. Pour pallier à ces déficits hydriques, l'irrigation se développe et prend une place de plus en plus importante dans l'économie agricole régionale. Pratiquée de façon sensée, l'irrigation est une solution qui s'offre aux agriculteurs désireux d'améliorer la qualité et de diversifier leur production agricole, d'augmenter les rendements culturaux et de réduire les surfaces agricoles utilisées tout en dégageant des sources potentielles de bénéfices. Alors on peut considérer l'irrigation comme un système dont les éléments seraient au nombre de cinq : le climat, le sol, la ressource hydrologique, la plante et les méthodes d'arrosage. Modéliser l'irrigation consiste alors à élaborer un modèle d'aide à la gestion de l'irrigation qui permettrait de faciliter le calcul de l'estimation des besoins en eau et par conséquent de gérer de façon sensée les ressources en eau disponibles
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Laruelle, Élise Raphaëlle. "Vers une modélisation des grands plans d’organisation de l’embryon d'Arabidopsis thaliana." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS074/document.
Анотація:
Au cours du développement embryonnaire, la plupart des éléments de la plante sont mis en place. Ce processus donne lieu à un embryon mature qui possède toutes les caractéristiques d'une jeune plantule. Ces étapes se déroulent durant les premiers stades du développement et sont associées à un changement de forme, ou morphogenèse. Ces deux processus sont stéréotypés chez Arabidopsis thaliana.Au cours du développement embryonnaire, l'embryon passe d'une forme globulaire avec une symétrie radiale, à un embryon en forme de cœur avec une symétrie bilatérale. Ces changements sont basés sur des événements de croissance différentielle et de divisions cellulaires avec des orientations particulières de la surface de division dans l'embryon, des mécanismes qui sont étroitement régulés et sous le contrôle de facteurs moléculaires. Si certaines caractéristiques des stades de développement sont connues, comme le nombre de cellules ou encore des événements moléculaires, d'autres comme le changement de symétrie et l’acquisition d'une forme, qui est spécifique de l'embryon, n'ont pas encore été étudiées. Pour comprendre l'origine de la forme de cœur, une description multi-échelle et une quantification précises des changements de forme ont été réalisées. Pour cela une collection pré-existante d'image embryons fixés à différents stades du développement, a été enrichie de 47 embryons pour couvrir le développement embryonnaire précoce sur 8 générations cellulaires. Chaque embryon de la collection a été numérisé en 3D et ses cellules segmentées. À partir de ces images, une filiation cellulaire de l'embryon et des données de description de l'organisation des cellules ont été générées.L'évolution des paramètres mesurés montre un changement progressif de la forme qui démarre de manière très précoce et bien avant que des modifications morphologiques ne soient supposées. Pour suivre l'évolution de traits caractéristiques de la forme et l'attribuer à des dynamiques cellulaires particulières, des mesures sur les événements de division et de croissance cellulaire ont été calculées. Des modifications de croissances cellulaires apparaissent très précocement alors que l'embryon n'est encore que globulaire. Les caractéristiques des divisions changent également, les plans de division passent d'une orientation stéréotypée à une orientation variable. Malgré la variabilité, des comportements similaires apparaissent au cours des générations cellulaires mais également au sein des différents précurseurs des tissus et organes de l'embryon.La variabilité des divisions observées est questionnée à travers la recherche de règles simulées à l'aide d'un modèle stochastique 3D de partitionnement volumique. En testant une règle de minimisation stochastique de l'aire de la surface de partition, l'ensemble des orientations des plans de division observés ont pu être reproduites dans les formes observées et avec une répartition du volume donnée. L'hypothèse d'une règle stochastique basée sur la géométrie cellulaire et la minimisation de l'aire de la surface est envisagée, mais les générations avancées laissent entrevoir l'action progressive d'une autre contrainte sur la mise en place du plan de division. L'ensemble du phénotypage devrait définir de bonnes bases pour mieux comprendre les facteurs moléculaires qui régulent les mécanismes cellulaires de division et de croissance impliquée dans la mise en place de la forme de cœur de l'embryonDuring embryonic development, the major body plans of the plant are implemented. This process gives rise to a mature embryo which possess all the characteristics of a young seedling and is associated with a morphological change. These two processes are stereotyped in Arabidopsis thaliana embryo development.Over the developmental process, the embryo shape switches from a globular form, with a radial symmetry, to a heart form with a bilateral symmetry. These changes are based on a differential cellular growth and on particular cell division plane orientation in the embryo, mechanisms that are tightly regulated and under control of molecular factors.If a number of cellular and molecular steps are known, the evolution of the symmetry and the acquisition of the specific embryo shape have not yet been explored.To understand the origin of the heart shape, we proceed to a detailed multi-scale description and quantification of embryo shape changes during embryo stages. We completed a collection of fixed embryo images with 35 embryos distributed along the embryo development over eight cell generations. The embryos have been digitized in 3D and cell segmented. From these images, embryo cell lineages have been reconstructed and their cell organizations characterized.The evolution of parameter measurements showed a progressive change of the shape. The change has begun at an early embryo stage where morphology still look like a globular form.To correlate the morphological change and the cells events, the division and the cell growth were inferred through measurements. The cell growth behavior changed in the globular embryo. Changes in the division behavior were also observed. The division plan orientations stopped to be stereotyped. Despite the variability, similar behaviors were observed over cell generations and also among precursor of tissues and organs of the embryo.The cell division behavior has been further analyzed by a search of the realized division rules which explain observations with a stochastic model of volume partition. A division rule based on a stochastic 3D surface area minimization has reproduced all observed division plane orientations depending on the volume repartition among daughter cells. The hypothesis of a stochastic division rule based on the cell geometry with a surface area minimization of surface passing through the mother cell centroid seemed to become apparent. But divisions in older cell generations suggested a progressive action of another factor on the division plane.The overall phenotyping the embryo early development should provide a framework for the analysis of molecular factors involved in the heart shape
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Roudier, Agnès. "Analyse multi-échelle du comportement hygro-mécanique des fibres de lin." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00741951.
Анотація:
Les fibres végétales utilisées comme renfort dans les matériaux composites présentent des propriétés mécaniques spécifiques concurrentielles par rapport à celles des fibres de verre. De plus, elles ont l'avantage d'être renouvelables et recyclables. Toutefois, leur principal inconvénient est leur sensibilité à l'humidité, ce qui a pour conséquence d'induire une baisse des propriétés mécaniques ainsi d'une décohésion de l'interface fibre/matrice. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'influence de l'humidité sur le comportement hygro-mécanique de fibres de lin. La première partie de mes travaux a été consacrée à la caractérisation des propriétés hygroscopiques et mécaniques de la fibre et du composite. Dans la deuxième partie, deux modèles multi-échelles, l'un analytique et l'autre numérique, ont été développés pour l'estimation des propriétés hygro-mécaniques des fibres élémentaires de lin. Ils utilisent en partie pour données d'entrée, les propriétés identifiées dans la première partie.
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Kim, Hae Koo. "Modélisation du contrôle environnemental et génétique du tallage chez le sorgho." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20074.
Анотація:
Cette thèse développe un cadre conceptuel de modélisation formalisant les composantes environmentales (E) et génétiques (G) du contrôle du tallage par la disponibilité en assimilat carboné (C) chez le sorgho (rapport offre/demande, S/D). Ce concept a été élaboré et testé au travers de cinq expérimentations et six génotypes aux capacités de tallage différentes. Les résultats ont démontré que la régulation du tallage est étroitement liée à sa compétition avec le développement et la morphogenèse des feuilles du brin maître, affectant notamment la fréquence d'apparition des talles précoces. Un indicateur de compétition en C dans la plante, S/Dindex, permettant d'expliquer le tallage au travers de la gamme étudiée de G et E, a ainsi pu être développé. Une fois confirmé par l'analyse de la distribution des sucres dans la plante, cet indicateur a été appliqué (i) pour appuyer une étude génétique ayant permis d'identifier trois QTLs associés au tallage, dont deux spécifiquement associés avec des composantes génétiques du S/Dindex (relatives à la largeur des feuilles et à un seuil S/D de tallage) ; (ii) initier l'amélioration d'un modèle existant (EcoMeristem). Certains résultats de ce travail restent à approfondir: (i) les bases G et E de la relation entre la dynamique des sucres dans la plantes et la capacité de tallage, (ii) la robustesse dans d'autres situations des QTLs de modèle détectés, (iii) l'amélioration du modèle Ecomeristem mais aussi APSIM pour leur connexion à de l'information génétique et définition d'idéotypes de sorghoThis thesis develops a conceptual modelling framework formalizing the environmental (E) and genetic (G) components of tillering control by carbohydrate (C) assimilate availability in sorghum (supply/demand ratio, S/D). This concept was elaborated and tested across five experiments and six contrasting genotypes in terms of tillering ability. The results showed that regulation of tillering was strongly related to its competition with main stem development and leaf morphogenesis, by influencing the appearance frequency of the lower-rank tillers. An indicator of internal competition for C, S/Dindex, was developed and allowed to explain tillering response across the range of G and E investigated. Once confirmed by analysis of sugar distribution within the plant, this indicator was applied (i) to support a genetic study, which identified three quantitative trait loci (QTLs) associated with tillering ability, two of which could be specifically associated with genetic components of S/Dindex (related to leaf width and a S/D threshold for tillering); and (ii) to improve and evaluate an existing plant model (EcoMeristem). Results of this study open new opportunities to investigate the following: (i) G and E bases of the relationship between C dynamics and tillering ability, (ii) the stability of model-based QTLs and (iii) further improvement of EcoMeristem and other models such as APSIM to connect them to genetic information and help develop new sorghum ideotypes
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Reyes, Gomez Victor Manuel. "Quantification et modélisation des flux hydriques, thermiques et azotés dans les systèmes de culture en semis direct avec couverture végétale dans la région des Cerrados brésiliens." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20085.
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Landry, Clara. "Modélisation des dynamiques de maladies foliaires de cultures pérennes tropicales à différentes échelles spatiales : cas de la cercosporiose noire du bananier." Thesis, Antilles-Guyane, 2015. http://www.theses.fr/2015AGUY0835/document.
Анотація:
Cette thèse concerne la modélisation des dynamiques de maladies foliaires de cultures pérennes tropicales à différentes échelles spatiales. Cette approche de modélisation est appliquée à la cercosporiose noire du bananier. Il s’agit d’explorer et de déterminer les paramètres environnementaux et de résistance de l’hôte ayant une influence significative sur la dynamique spatiotemporelle de la maladie et d’apporter des éléments associés au contrôle de la cercosporiose noire.Deux modèles ont été développés dans le cadre de cette thèse. La dynamique épidémiologique au niveau de la plante est décrite par un modèle mécaniste décomposé en un modèle de croissance de la plante et un module épidémiologique décrivant le cycle épidémique du pathogène. L’architecture du bananier est prise en compte par le biais de compartiments foliaires positionnés dans l’espace. Le modèle a été validé par un jeu de données indépendant. Les expérimentations numériques et l’analyse de sensibilité du modèle réalisées par les méthodes de Morris et de e-FAST ont permis de mieux comprendre le fonctionnement épidémique de cette maladie et d’identifier les paramètres influant le plus la dynamique épidémique en particulier la vitesse d’extension des lésions, la durée d’incubation et l’efficacité d’infection .L’approche bayésienne a permis de prendre en compte l’information a priori disponible pour ces trois paramètres sur lesquels a porté l’inférence statistique. L’analyse de sensibilité du modèle a également permis d’identifier l’influence de deux paramètres liés à la croissance de la plante : le nombre de feuilles sur une plante et le rythme d’émission foliaire Un modèle de dynamique spatio-temporelle de la cercosporiose noire a été développé à l’échelle d’un territoire à partir d’enquêtes effectuées enMartinique pendant la période d’invasion de cette maladie de septembre 2010 à mai 2012. Les données récoltées étant censurées, l’inférence des paramètres du modèle a été réalisée dans un cadre bayésien en utilisant un algorithme d’augmentation de données. Le modèle et l’inférence développés permettent de reconstruire la dynamique spatio-temporelle de l’invasion et de prédire la fin d’invasion sur le territoire.Les deux modèles de dynamiques spatio-temporelles développés à deux échelles spatiales différentes ont permis d’acquérir des informations importantes pour construire des outils de conception de méthode de contrôle de la cercosporiose noire des bananiersThis thesis concerns the modeling of the dynamics of foliar diseases of tropical tree crops at different spatial scales. This modeling approach is applied to black Sigatoka of banana. It is to explore and determine the environmental parameters and host resistance has a significant influence on the spatiotemporal dynamics of the disease and to provide elements associated with the control of Sigatoka noire.Deux models were developed as part of this thesis. The epidemiological dynamics at the plant is described by a mechanistic model decomposed into a growth model of the plant and an epidemiological unit describing the pathogen epidemic cycle. The architecture of the banana is taken into account through foliar compartments positioned in space. The model was validated by an independent data set. Numerical experiments and model sensitivity analysis performed by the methods of Morris and e-FAST enabled to better understand the functioning of this epidemic disease and identify the parameters affecting the most dynamic epidemic especially speed extension of the lesions, the incubation period and efficiency of Bayesian .L'approche infection allowed to take into account prior information available for these three parameters that were the statistical inference. The model sensitivity analysis also identified the influence of two parameters related to plant growth: the number of leaves on a plant and rate of leaf emission A dynamic model of space-time Black Sigatoka has been developed at the scale of a territory from surveys enMartinique during the period of invasion of the disease from September 2010 to May 2012. The data collected being censored, inference of model parameters has was performed in a Bayesian framework, using a data augmentation algorithm. The model developed and inference possible to reconstruct the spatiotemporal dynamics of the invasion and predict the end of the invasion territoire.Les two spatio-temporal dynamics models developed at two different spatial scales has been gained important information for build tools design method of control of black Sigatoka of banana
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Qi, Jianbo. "Modélisation 3D du transfert radiatif dans les couverts végétaux et reconstruction de forêts à partir de mesures LiDAR." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30048.
Анотація:
La télédétection est un outil majeur pour mieux gérer les couverts végétaux. De ce fait, la modélisation du transfert radiatif (TR) tridimensionnel (3D) est essentielle pour comprendre les mesures de télédétection des couverts végétaux. Les modèles de TR unidimensionnels (1D) sont souvent utilisés pour inverser les données de télédétection en termes de paramètres de la végétation. Cependant, ils ne sont pas adaptés à la complexité des couverts végétaux, car ils les simulent comme des couches homogènes, ce qui est irréaliste. Beaucoup de travaux sont donc consacrés à la conception de modèles de TR 3D adaptés à l'architecture 3D des couverts végétaux. Cependant, développer un modèle de TR 3D efficace pour de grandes scènes réalistes est un défi en termes de modélisation du TR et d'obtention de description réaliste du couvert végétal. Ainsi, les modèles de TR 3D actuels n'opèrent en général que sur des scènes très simplifiées ou des scènes réalistes de petite dimension inadaptées à la résolution de la plupart des capteurs satellites actuels (e.g., MODIS). Les modèles de la communauté "informatique graphique" (i.e., modèles de "rendu") sont les plus précis et les plus efficaces, mais ils n'ont pas été conçus pour une modélisation précise du TR. Ils sont donc peu employés pour les applications de télédétection. Les progrès en infographie et puissance informatique permettent de beaucoup accélérer les modèles 3D de TR. De plus, les mesures 3D à haute résolution spatiale des LiDARs et caméras photogrammétriques deviennent plus accessibles pour reconstruire des couverts végétaux réalistes. Il est donc essentiel de développer des modèles de TR qui utilisent ces informations 3D. Cette thèse est axée sur 1) le développement d'un modèle de TR 3D basé sur les techniques récentes de suivi de rayons et 2) la récupération de la densité volumique 3D des feuilles (LVD: leaf volume density) pour construire des scènes forestières. Elle présente le développement du modèle TR 3D LESS (LargE-Scale remote sensing data and image Simulation framework), basé sur les algorithmes de lancer de rayons. Ainsi, LESS simule des données BRF multi-spectrales avec une méthode de lancer de photons virtuels (i.e., pondérés) en mode "direct" (i.e., photons lancés depuis la source) et des images de capteur à petite échelle (e.g., images "fisheye") et grande échelle (e.g., 1 km2) avec une méthode de lancer de photons en mode "inverse". Le mode inverse est aussi utilisé pour simuler des images infrarouges thermiques et le TR atmosphérique. Une comparaison entre modèles et une comparaison avec des mesures "terrain" ont démontré l'efficacité et la précision du modèle LESS. De plus, une interface utilisateur graphique conviviale permet de saisir les paramètres d'entrée, et aussi de construire et de visualiser les scènes 3D. La reconstruction de scènes 3D de forêt est réalisée avec un jeu de données LiDAR simulées avec le modèle de TR anisotrope discret (DART), afin d'évaluer diverses approches d'obtention du LVD à partir de données LiDAR aéroportéesRemote sensing is needed for better managing vegetation covers. Hence, three-dimensional (3D) radiative transfer (RT) modeling is essential for understanding remote sensing signals of complex 3D vegetation covers. Due to the complexity of 3D models, one-dimensional (1D) RT models are commonly used to retrieve vegetation parameters, e.g., leaf area index (LAI), from remote sensing data. However, 1D models are not adapted to actual vegetation covers because they abstract them as schematic 1D layers, which is not realistic. Much effort is devoted to the conception of 3D RT models that can consider the 3D architecture of vegetation covers. However, developing an efficient 3D RT model that works on large and realistic scenes is still a challenging task. Major difficulties are the intensive computational costs of 3D RT simulation and the acquisition of detailed 3D canopy structures. Therefore, 3D RT models usually only work on abstracted scenes or small realistic scenes. Scene abstraction may cause uncertainties, and the small-scale approach is not compatible with most satellite observations (e.g., MODIS). The computer graphics community provides the most accurate and efficient models (i.e., renderers). However, the initial renderer models were not designed for accurate RT modeling, which explains the difficulty to use them for remote sensing applications. Recently emerged advanced techniques in computer graphics and light detection and ranging area (LiDAR) make it more possible to solve the above problems. 3D RT can be greatly accelerated due to the increasing computer power and improvement of rendering algorithms (e.g., ray-tracing acceleration and computational optimization). Also, 3D high-resolution information from LiDARs and photogrammetry become more accessible to reconstruct realistic 3D scenes. This approach requires new processing methods to combine 3D information and 3D RT models, which is of great importance for better remote sensing survey of vegetation. This thesis is focused on 1) Development of a 3D RT model based on recent ray-tracing techniques and 2) Retrieval of 3D leaf volume density (LVD) for constructing 3D forest scenes. This first chapter presents the development of an efficient 3D RT model, named LESS (LargE-Scale remote sensing data and image Simulation framework). LESS makes full use of ray-tracing algorithms. Specifically, it simulates multispectral BRF and scene radiative budget with a weighted forward photon tracing method, and sensor images (e.g., fisheye images) or large-scale (e.g. 1 km2) spectral images are simulated with a backward path tracing method. In the forward mode, a "virtual photon" algorithm is used to simulate accurate BRF with few photons. The backward mode is used to simulate thermal infrared images and also atmosphere RT. LESS efficiency and accuracy were demonstrated with a model intercomparison and field measurements. In addition, LESS has an easy-to-use graphic user interface (GUI) to input parameters, construct and visualize 3D scenes. 3D forest reconstruction is done with a simulated LiDAR dataset to assess approaches that retrieve LVD from airborne LiDAR data. The dataset is simulated with the discrete anisotropic radiative transfer model (DART)
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Gachet, Sophie. "Organisation de la biodiversité forestière : vers une modélisation de la dynamique du sous-bois en fonction des pratiques sylvicoles." Aix-Marseille 3, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX30061.
Анотація:
Pour des raisons historiques et dans un contexte écologique à fortes contraintes, certains types de formations forestières sont en évolution notable en région méditerranéenne française. Connaître l'impact des interventions sylvicoles sur la biodiversité forestière constitue donc une préoccupation majeure pour les gestionnaires. Dans le Mont Ventoux (Vaucluse), une remontée biologique des feuillus est observée dans des forêts de pin noir d'Autriche plantées vers 1900 (reboisements des terrains de montagne). L'inventaire floristique montre que le cortège spécifique du sous-bois est sensible aux changements générés par cette maturation, aux niveaux taxonomique et fonctionnel (via les attributs vitaux des espèces). Quatre modèles liant les caractéristiques dendrométriques du peuplement aux proportions des différents attributs (spectres biologiques) sont réalisés et comparés, et des simulations de l'évolution conjointe du peuplement et du sous-bois sont effectuées sur un siècleIn the French Mediterranean region, several forest ecosystems are undergoing significant evolution as a result of historical and ecological factors. Knowledge of how forestry practices may affect the biodiversity of these evolving ecosystems is important for their management. At Mont Ventoux (Vaucluse, southern France), a new, natural dynamic of invasion and expansion of deciduous trees is taking place in existing Pinus nigra var. Austriaca forests, planted as part of a mountain reforestation program in around 1900. Using floristic inventories, the effects of these changes on the understory species were recorded, both taxonomically and functionally (using vital attributes). From this information, four models have been built and compared, linking dendrometric parameters of the forests and the proportion of each vital attribute (biological spectra). The combined evolution of the forest populations and understory populations were then simulated over a period of one hundred years
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Dupont, Sylvain. "Modélisation de la micrométéorologie à l'échelle de paysages complexes." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443770.
Анотація:
Les paysages ruraux et urbains sont caractérisés par une très forte hétérogénéité spatiale liée à la présence de végétation, bâtiments, clairières, routes, ..., ayant des propriétés physiques, des états hydriques et une résistance au vent très variables. Cette hétérogénéité locale des surfaces ajoutée à la topographie agissent sur les échanges entre la canopée et l'atmosphère, et donc sur les champs atmosphériques (vent, température, humidité), générant des conditions micrométéorologiques complexes sensibles à cette hétérogénéité. La modélisation des champs micrométéorologiques à l'échelle de paysages ruraux et urbains est important i) pour améliorer les prédictions météorologiques, en particulier les événements locaux, mais aussi ii) pour de nombreux domaines de la recherche environnementale liés par exemple à la climatologie urbaine, à la qualité de l'air, à la dissémination de grains de pollen transgéniques, à la stabilité des peuplements au vent, à la propagation des feux de forêt, aux échanges de CO2 entre la biosphère et l'atmosphère, etc. Ceci est d'autant plus vrai dans le contexte du changement climatique et notamment du possible accroissement des événements extrêmes aux conséquences environnementales, sanitaires et économiques lourdes. Bien que la modélisation des champs microméteorologiques ne puisse pas influer sur ce changement, elle peut être un outil pour comprendre l'impact du changement climatique sur les écosystèmes, pour explorer différents aménagements des surfaces rurales et urbaines, ou pour modifier les pratiques agricoles, afin de limiter les conséquences de ces événements extrêmes. Mes travaux de recherche au cours de ces dix dernières années ont principalement eu pour objectif de (i) développer et valider des modèles de canopées urbaine et rurale pour une meilleure simulation des champs micrométéorologiques à l'échelle paysages complexes, et (ii) d'étudier à partir de ces modèles l'impact des hétérogénéités de surface et de la petite topographie sur ces champs, sur la stabilité des arbres au vent, et sur la dispersion de pollen de maïs. Après une revue générale du contexte scientifique dans lequel mes travaux de recherche se situent, je décline mes principaux résultats de recherche suivant les quatre thématiques : 1) modélisation de la canopée urbaine, 2) dynamique du vent à l'échelle de couverts hétérogènes, 3) interaction vent-plante, et 4) dispersion environnementale de grains de pollen de maïs. Un bilan scientifique et académique est ensuite fait avant de présenter mon projet de recherche pour les années à venir.
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Fakih, Mahmoud. "Modélisation numérique discrète de la croissance racinaire dans un sol : relation force-forme." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT323/document.
Анотація:
Les racines des plantes jouent un rôle important dans la croissance et le développement des plantes, et il est bien connu que les interactions mécaniques entre une croissance racinaire et le sol environnant peuvent avoir un impact majeur sur la croissance des racines et par conséquent sur la production de biomasse végétale. Ces interactions mécaniques sont l'un des nombreux facteurs qui peuvent expliquent la variabilité de l'architecture des racines, y compris les facteurs génétiques, environnementaux et l'instabilité du développement. Mais ce facteur a souvent été sous-estimé. Nous supposons que la structure hétérogène du sol à l'échelle des grains, démontrée par la large répartition des forces, peut influencer d'une manière significative sur les trajectoires de croissance des racines. Ce travail de thèse vise à déterminer comment les grains dans les sols granulaires se réorganisent sous l'action de la croissance des racines, et en retour, comment les forces résultantes agissant sur les apex des racines modifient leur développement, y compris la cinématique de leurs trajectoires. Nous avons développé un modèle numérique 2D de la croissance des racines dans un milieu granulaire en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM). Le modèle est capable de calculer les forces de contacts grain-grain et racine-grain dans un milieu granulaire. Le système racinaire est modélisé en utilisant des chaînes d'éléments de spheroline connectés. L'orientation de la croissance des racines, à chaque étape de croissance est déterminée par la dynamique de la racine entière sous l'action des forces élastiques internes et des forces de réaction exercées par les grains, ces sont les interactions mécaniques qui contrôlent la croissance numérique dans le modèle.Des études paramétriques ont été réalisées afin (i) d'estimer l'influence de la structure granulaire (distribution de grains de diamètre, la cohésion, la fraction volumique ...) et les propriétés mécaniques des racines (la rigidité à la flexion) sur le signal de force axiale agissant sur la pointe de la racine, et sur les trajectoires et (ii) de définir les lois physiques générales qui peuvent être utilisées en outre pour analyser des données expérimentales. Les courbes de distribution des forces axiales calculées normalisées par leurs moyens au cours d'une période donnée de la croissance, sont caractérisées par une loi de puissance décroissante pour les forces en dessous de la force moyenne, et une décroissance exponentielle pour les forces ci-dessus de la force moyenne, reflétant ainsi la large répartition des forces à l'intérieur d'un matériau granulaire. Une analyse de l'écart-type des déformations locales des trajectoires des racines, résulte deux régimes en fonction la rigidité de la racine. Une première lorsque le sol contrôle les déformations des racines, et une deuxième lorsque la racine est trop rigide, et se déplace plus les grains environnants durant la croissancePlant roots play an important role in the growth and development of plants, and it is well known that the mechanical interactions between a growing root and the surrounding soil can have a major impact on root growth and consequently on plant biomass production. These mechanical interactions are one of numerous factors that explain the variability of root architecture, including genetics, environment and developmental instability. But this factor has often been under-estimated. I hypothesize that the heterogeneous structure of soil at the particle scale, demonstrated by the broad distribution of forces, can significantly influence root growth trajectories. This thesis aims at determining how grains in granular soils are reorganized under the action of growing roots, and in return how the resulting forces acting on root tips modify their development, including the kinematics of their trajectories, in order to develop a general biophysical law of root-soil mechanical interactions. I developed a 2D numerical model of root growth in a granular medium using a Discrete Element Model (DEM). The model is able to compute grain-grain and root-grain contact forces within a granular medium. The root system is modelled using chains of connected spheroline elements. The orientation of root growth at every growth step is determined by the dynamics of the whole root under the action of its internal elastic forces and reaction forces exerted by the grains, which are the mechanical interactions that control numerical growth in the model.Parametric studies were carried out in order to (i) estimate the influence of granular structure (grain diameter distribution, cohesion, volume fraction) and root mechanical properties (root bending stiffness) on the axial force signal acting on the root tip, and on the root trajectories and (ii) define general physical laws that can be used further to analyze experimental data. The distribution curves of computed root tip-grain forces normalized by the mean force during a given period of growth were characterized by a decreasing power law for forces below the mean force, and an exponential fall-off for forces above the mean force, thus reflecting the broad distribution of forces inside the granular material. An analysis of the standard deviation of the local deformations of root trajectories resulted in two different regimes with regard root stiffness. In the first regime, soil controlled the root deformation and in the second, the root trajectory was straighter and displaced more significantly the surrounding grains during growth
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Niez, Benjamin. "Acclimatation de l'arbre aux flexions répétées et conséquences sur le comportement mécanique et les propriétés hydrauliques du bois vert : Biologie végétale." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2018. http://www.theses.fr/2018CLFAC046/document.
Анотація:
Les arbres, enracinés au sol, adaptent leur développement à leur environnement fluctuant et en particulier aux conditions mécaniques imposées en permanence par le vent. Les tempêtes des dernières décennies ont mis en lumière le rôle majeur, pour la survie à long-terme des arbres, du processus d’acclimatation aux contraintes mécaniques dues au vent. Au premier ordre, le vent exerce principalement des efforts de flexion répétés sur les branches et tiges des arbres qui tendent à osciller pendant les épisodes venteux. Ces flexions entrainent une modification de la croissance des arbres en hauteur, en diamètre ou au niveau du système racinaire mais également la formation d’un bois à l’anatomie et aux propriétés particulières ; lequel est désigné par le terme « bois de flexion ». Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé des dispositifs expérimentaux originaux nous permettant, d’une part, d’appliquer des traitements de flexions unidirectionnelles répétées sur des tiges de jeunes peupliers, en contrôlant l’amplitude des déformations appliquées à la tige, et d’autre part, de contrôler différents niveaux de stress hydrique. Les suivis de croissance pendant une saison de végétation complète ont montré que l’acclimatation mécanique des arbres est un processus qui, bien que très couteux en matière de construction de biomasse, s’avère primordial et se met en place même lors de conditions de stress hydrique sévère. De plus, nous avons pu démontrer que l’augmentation de biomasse liée à cette acclimatation s’effectue principalement dans les zones où les déformations tissulaires sont les plus fortes ; conduisant ainsi à des géométries de sections particulières qui accroissent considérablement la rigidité de flexion des tiges. Une modélisation mécanique par éléments finis a aussi permis de révéler que ces configurations issues de l’acclimatation conduisent à une meilleure répartition des contraintes mécaniques, en abaissant en particulier l’intensité des contraintes maximales de compression subies par le bois. Afin de descendre dans les échelles spatiales, nous avons développé des outils et des méthodes de caractérisation originaux qui ont permis de mesurer, au niveau tissulaire, l’impact des différents types de sollicitations (compression et/ou traction répétées), engendrées au cours d’une flexion de tige, sur les propriétés hydrauliques et mécaniques du bois vert ; tant du point de vue des propriétés usuelles (comportement élastique, conduction hydraulique) que du point de vue des fonctions de sécurité (rupture, sensibilité à la cavitation, …). Nous avons alors pu mettre en évidence le comportement singulier du bois formé sous sollicitations de compressions répétées qui montre en particulier une nette augmentation de sa capacité à subir des déformations importantes avec un endommagement très réduit. L’ensemble des résultats expérimentaux et de modélisation aux échelles tissulaires comme de l’organe entier, indique que les acclimatations de la croissance secondaire et des propriétés intrinsèques du matériau bois procurent un bénéfice mécanique pour la pérennité de l’arbre dans son environnement venteux fluctuantTrees, anchored in the ground, adjust their development to their fluctuating environment and particularly to the mechanical conditions daily imposed by wind. Storms of last decades enlightened that acclimation of trees to mechanical stresses due to wind is a vital requirement for their long-term survival. Wind mainly leads to repeated bending of the branches and stems of trees that swing during windy events. These bending cause a modulation of trees growth in height, in diameter or at the level of the root system but also imply the formation of a wood with specific anatomy and properties; this wood was defined as “Flexure wood”. In our work, we developed original experimental setups in order to apply a treatment of repeated unidirectional bending to the stem of young poplars, while controlling the magnitude of the strains applied to the stem. The setup controlled different levels of hydric stress too. The monitoring of the growth during a growing season showed that the mechanical acclimation is a process that, although costly in terms of biomass construction, turns out to be essential and takes place even under severe hydric stress. Besides, we demonstrated that the increase of biomass, linked to this acclimation, is mainly provided in the areas where tissue strains are the highest; leading to specific cross-section geometries that considerably increase the stem bending rigidity. A mechanical modelling using Finite Elements also enlightens that these configurations, due to acclimation, lead to a better distribution of mechanical stresses, especially by decreasing the intensity of maximal compressive stresses endured by wood. In order to investigate the microscopic scale, original experimental devices were developed at the tissue scale to measure the effect of different mechanical stresses (repeated compression and/or tension), applied by stem bending, on the hydraulic and mechanical properties of green wood; as much in terms of usual properties (elastic behaviour, hydraulic conduction) as in terms of security functions (rupture, sensibility to cavitation, …). Thus, we enlighten the specific behaviour of wood formed under repeated compressive stresses that shows a significant increase of its ability to withstand high levels of strains with a very reduced damaging. The whole experimental and modelling results, as much at the tissue scale as at the tree scale, points out that the acclimations of secondary growth and wood properties provide a mechanical benefit for tree sustainability in its fluctuating windy environment
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Romero, Gilles. "Contribution à l'étude et à la modélisation de la réflexion de la lumière sur une matière végétale : application au tri d'aspect de fruits par faisceau laser multiraies." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10615.
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Dias, Alves Thomas. "Modélisation du déséquilibre de liaison en génomique des populations par méthodes d'optimisation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS052/document.
Анотація:
Nous présentons un nouveau formalisme et des nouvelles méthodes pour modéliser le déséquilibre de liaison et tenir compte de la structure en haplotypes pour les données issues de la génomique des populations. La modélisation repose sur un problème d'optimisation avec contraintes qui est résolue avec un algorithme de programmation dynamique. Les méthodes établies ont toutes l'avantage d'avoir un coût algorithmique linéaire et donc de pouvoir traiter de grands jeux de données.Dans un premier temps, nous avons appliqué notre approche à l'étude des populations métisses et plus particulièrement au problème d'inférence des coefficients de métissage locaux.Notre méthode a été appliquée à des génotypes simulés de métissage humain ainsi qu'à des vrais génotypes obtenus dans des populations métisses de peupliers.Dans un second temps, nous avons développé notre formalisme d'optimisation pour traiter de l'inférence des haplotypes à partir des génotypes d'une population.L'ensemble de ces méthodes d'optimisation a été développé dans un module Python qui s'appelle LoterWe present a new formalism and new methods to model linkage disequilibrium and to account for haplotype structure of population genomics data. Modeling relies on an optimization problem with constraints that is solved using dynamic programming. The algorithmic cost of proposed methods is linear, which is a desirable property to process large datasets.First, we applied our framework to study admixed populations and perform local ancestry inference. Our method is applied to simulated genotypes of admixed human populations and to real genotypes from admixed Populus species.Second, we developed our optimization framework to perform haploptype phasing and imputation based on a population of genotypes. All optimization methods have been developed in a Python package called Loter
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Rizzetto, Simon. "Prédiction de la sensibilité biogéochimique et écologique des écosystèmes forestiers français aux dépôts atmosphériques azotés dans un contexte de changement global." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19558/1/Rizzetto.pdf.
Анотація:
Depuis des décennies, les dépôts atmosphériques azotés sont connus pour agir de manière sévère sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Ils influent en effet la biogéochimie du sol, l’équilibre des éléments nutritifs et, en conséquence, la croissance des espèces végétales, la biodiversité végétale de sous-étage et plus globalement la santé des forêts. Dans le cadre de la convention internationale de Genève visant à limiter la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance, le concept de « Charges Critiques », défini à la fin des années 1980, a été retenu comme outil permettant d’évaluer la sensibilité d’un écosystème aux contaminants. Il permet d’estimer la quantité maximale de polluants atmosphériques acceptable par l’écosystème avant apparition de conséquences néfastes à son fonctionnement. De plus, en raison de l’impact des changements globaux sur les processus biogéochimiques régissant le fonctionnement des écosystèmes, l’influence des dépôts atmosphériques et du changement climatique doit être considéré de manière simultanée pour évaluer l’évolution de l’état des écosystèmes au cours du temps. Dès lors l’enjeu majeur est de pouvoir prédire l’effet combiné de ces facteurs sur les écosystèmes forestiers français. C’est l’objectif de ce travail de thèse. Des modèles dynamiques couplés biogéochimiques – écologiques, tels que les modèles ForSAFE-VEG ou PROPS, ou écologiques (basés sur la base de données EcoPlant) ont été développés ou adaptés à ces fins, et appliqués à différentes échelles locale, régionale et nationale, selon différents scénarios de dépôts et climatiques. L’application et la calibration du modèle couplé ForSAFE-VEG sur des placettes forestières permanentes du réseau RENECOFOR ont permis de prédire l’évolution de la composition biogéochimique de la solution du sol et en cascade de la composition floristique de trois sites, sous différents scénarios de dépôts atmosphériques et de changement climatique. Les principales évolutions des sites sont liées à leurs caractéristiques stationnelles. Si le changement climatique joue un rôle prédominant sur la réponse des espèces, les écosystèmes oligotrophes restent sensibles aux dépôts de N. A court terme, l’effet combiné des dépôts et du changement climatique sur le long terme est modulé par les effets de la gestion forestière. L’extrapolation du modèle couplé à plus large échelle nécessite une continuité dans la disponibilité des données d’entrée et de calibration de la réponse des espèces. Les données et scénarios de changement climatiques ont été complétés et actualisés à l’aide du modèle SAFRAN et des nouveaux scénarios RCP régionalisés. La calibration de la réponse des espèces végétales à l’échelle de la France a été réalisée à partir des mesures de la base de données phytoécologiques EcoPlant, par le développement de modèles de distribution d’espèces (SDM), en intégrant simultanément des variables climatiques, édaphiques, d’énergie et de nutrition. Le couplage entre le modèle ForSAFE et les SDM assure une modélisation robuste à l’échelle du territoire de la réponse des écosystèmes forestiers dans le temps, calibrée pour les conditions pédoclimatiques françaises. La modélisation des charges critiques d’acidité, d’eutrophisation et de biodiversité sur l’ensemble des sites RENECOFOR et la totalité des écosystèmes forestiers français montre des sensibilités variées aux dépôts de soufre et d’azote en fonction des écosystèmes, avec parmi les plus sensibles les Landes, la Sologne et le Massif Central. Des indices de qualité des habitats (HSi) ont été calculés à l’échelle de tous les écosystèmes par le modèle PROPS et les SDM. La sélection des espèces représentatives reste primordiale car elle conditionne la valeur finale de HSi. Ce paramètre est l’un des plus sensibles à prendre en compte dans la modélisation. Il est à mettre en relation avec les objectifs de protection des écosystèmes voulus par les gestionnaires.
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KALLEL, Abdelaziz. "Inversion d’images satellites « haute résolution » visible / infrarouge pour le suivi de la couverture végétale des sols en hiver par modélisation du transfert radiatif : fusion de données et classification." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112333.
Анотація:
L'estimation des caractéristiques de la végétation à partir de l'espace intéresse notamment la communauté des hydrologistes, la couverture hivernale dans des régions agricoles influant les processus d'érosion du sol et la qualité des eaux. L'objet de cette thèse est alors l'estimation de la couverture végétale (et plus précisément de sa densité au travers du paramètre physique ‘fraction de couvert’, fCover) à partir de données de télédétection Visible et Proche Infrarouge ‘haute résolution’. Le bassin expérimental du Yar (Bretagne) a servi de site de validation à nos travaux. Nous avons étudié tout d’abord la modélisation (directe et inverse) de l’interaction entre le rayonnement solaire et le couvert végétal en utilisant la théorie du Transfert Radiatif (TR). Le modèle de TR direct proposé combine les deux modèles SAIL et Adding, permettant d’améliorer la modélisation des flux diffus et prenant en compte le phénomène de Multi Hot Spot. Par la suite, pour inverser le fCover, nous avons proposé un modèle semi-empirique utilisant la paramétrisation de la famille des isolignes de fCover par le modèle couplé SAIL/Adding. Ensuite, et afin d’améliorer les résultats, nous avons fusionné les résultats obtenus par notre modèle inverse avec d’autres indices de végétation. Pour cela, dans le cadre de la théorie des croyances, une nouvelle règle tenant compte de la corrélation entre différentes ‘évidences’ a été proposée. Finalement, pour obtenir une carte des classes de fCover, nous avons proposé une classification Markovienne originale relâchant l’hypothèse de stationnarité des formes de voisinages pour utiliser un voisinage adaptatif à chaque pixelEstimation of vegetation features from space is of high interest for hydrologist community since land cover during winter in agricultural regions strongly influences soil erosion processes and water quality. The object of this PhD Thesis is then the estimation of the vegetation cover (more precisely its density thought the vegetation cover fraction, fCover) using ‘high resolution’ remote sensing data in the Visible and the Near Infrared domain. The Yar experimental watershed (in Britain) was used for our work validation. First, we have studied the modelling (direct and inverse models) of the interaction between the solar radiation and the vegetation in the visible and Near Infrared domains, using the Radiative Transfer (RT) theory. The proposed direct RT model is based on Adding and SAIL formalisms, enhancing the modelling of the diffuse fluxes and taking into account the multi hot spot effect. Then, to inverse the fCover, we pitch on a semi-empirical model based on the fCover isoline parameterization using the coupled model SAIL/Adding. Then, to improve the estimation of the fCover, we propose to combine the results provided by our inverse model with other vegetation indices. For this, in the framework of the evidence theory, a new combination rule taking into account the correlation between indices was developed. Finally, in order to obtain a map of the fCover classes, we have proposed a new Markov classification relaxing the assumption of stationary of neighbourhood form to use an adaptive neighbourhood for each pixel
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Meridja, Samir. "Approche biophysique des processus de développement et de croissance des couverts végétaux : Interaction avec le stress hydrique et optimisation des pratiques culturales en climat méditerranéen." Phd thesis, AgroParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00776775.
Анотація:
Cette étude présente un modèle biophysique de fonctionnement de culture capable de traduire la dynamique de l'évolution de tout couvert végétal, sous différentes conditions abiotiques du milieu (température, eau et rayonnement) mais aussi de sols et de climats. L'approche développée pour le suivi de la cinétique de croissance et de développement des couverts reste très proche de la réalité physiologique de leurs fonctionnements mais aussi de celle liée aux interventions humaines qui se trouve alors compatible avec l'échelle de notre modélisation. Alors que l'utilisation d'une simple loi linéaire d'action de la température par les modèles de fonctionnements des cultures permet de prendre en partie l'effet de l'action de la température sur une gamme assez limitée de température active des espèces végétales, l'approche, assez originale, adoptée dans ce modèle permet l'utilisation d'une vraie loi d'action de la température sur les différents processus biologiques liés au développement et à la croissance, valable sur toute la gamme des températures biologiquement actives. Aussi, cette approche très générique permet de suivre la cinétique des vitesses d'évolution de toutes entités d'une plante, quelque que soit l'espèce ou la variété, et de travailler à n'importe quelle échelle de temps (jour, heure). L'adaptation du modèle logistique (largement utilisé pour décrire les processus biologiques) au contexte physiologique des plantes a permis une description assez originale de la dynamique de la croissance en fonction du développement, prenant en compte à tout moment l'effet d'une contrainte du milieu et sa rétroaction sur la dynamique d'évolution du couvert. La régulation de la croissance a été possible dans ce modèle de développement-croissance à travers la modulation de sa vitesse de croissance (processus le plus sensible au stress) en fonction de deux stress les plus importants chez les végétaux, soit l'eau et le rayonnement. A partir d'un petit nombre de paramètres facilement abordable en bibliographie, il est possible de caractériser la dynamique d'évolution de tout type de couvert végétal évaluant en conditions de sol et de climat variés. Couplé au modèle de bilan hydrique Bilhyna, ce dernier est capable de fonctionner sous différentes situations du milieu, conditions pluviales limitantes notamment, et de gérer ainsi le manque d'eau avec des apports possibles par irrigation de complément où limitées aux besoins tout au long de la croissance intègre alors la rétroaction d'une contrainte du milieu sur la dynamique de l'évolution du couvert. Pour étudier notre modèle, nous avons confronté dans un premier temps les sorties du modèle de loi d'action de la température sur les vitesses de développement aux résultats expérimentaux concernant les cultures du Lin, du maïs et du blé, issus de plusieurs travaux d'auteurs assez connus et tirés de la bibliographie. La confrontation des résultats modèle-mesures a donné des résultats très satisfaisants. Nous avons dans une seconde partie confronté les sorties de l'ensemble du modèle biophysique couplé à bilhyna aux mesures expérimentales que nous avons réalisé au champ sur une période de cinq années, et portant sur deux cultures : le sorgho et du blé. Nous avons ainsi suivi l'évolution de la dynamique de ces couverts à travers leurs trois composantes (LAI, la hauteur du couvert et la profondeur de ses racines) de même que celle des stocks d'eau du sol durant toute la période de la croissance des cultures. Les résultats de la confrontation des sorties du modèle avec les mesures expérimentales ont été assez satisfaisants. [Suite et fin du résumé dans la thèse].
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Rahantaniaina, Marie Sylviane. "Vers une meilleure compréhension des systèmes antioxydants chez la plante face aux contraintes environnementales : approches expérimentales et modélisation mécaniste." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS246.
Анотація:
Les voies métaboliques les plus importantes dans le contrôle du stress oxydant chez la plante restent à élucider. Celles liées au glutathion jouent un rôle important. Cependant, les réactions responsables de l'oxydation du glutathion (du GSH en GSSG) n'ont pas encore été clairement identifiées. L’analyse des données biochimiques, transcriptomiques et génétiques soulèvent des questions pour mieux comprendre comment la régulation redox liée au stress pourrait influer sur la signalisation hormonale chez les plantes. Par une approche de génétique inverse utilisant, notamment, le mutant photorespiratoire conditionnel cat2, nous avons étudié la réponse et l'importance fonctionnelle de trois voies potentielles, médiées par les glutathion S-transférases, les peroxirédoxines dépendant de la glutarédoxine et les déhydroascorbate réductases (DHARs) chez Arabidopsis. Ainsi, l'interaction entre les DHARs semble être nécessaire pour coupler les pools d'ascorbate et de glutathion lors d’un stress oxydant. En complément à l'approche expérimentale, une modélisation mécaniste a permis d'étudier la production de H2O2 et son métabolisme, en lien avec l'activité catalase et la voie ascorbate-glutathion. Le modèle révèle que la catalase et l'ascorbate peroxydase prennent en charge de concert le traitement de H2O2, y compris dans les conditions optimales de croissance. Nos simulations suggèrent que la disponibilité en NADPH peut déterminer l'oxydation du glutathion via la monodéshydroascorbate réductase. Nos résultats expérimentaux et le modèle cinétique valident que la sensibilité du statut du glutathion au stress oxydant constitue un senseur approprié des augmentations du H2O2The most important metabolic pathways in the control of oxidative stress remain to be elucidated in plants. Those linked to glutathione play an important role. However, the reactions responsible for its oxidation have not been clearly identified. Here, analysis based on available biochemical, transcriptomic and genetic data emphasized likely important questions to be elucidated for a full understanding of how stress-related redox regulation might impinge on phytohormone-related signaling pathways. Using a reverse genetics approach and the photorespiratory conditional cat2 mutant, we studied the response and functional importance of three potential routes for glutathione oxidation pathways mediated by glutathione S-transferases, glutaredoxin dependent peroxiredoxins, and dehydroascorbate reductases (DHAR) in Arabidopsis during oxidative stress. Hence, interplay between different DHARs appears to be necessary to couple ascorbate and glutathione pools and to allow glutathione-related signaling during enhanced H2O2 metabolism. In addition to experimental work, modelling is another way to investigate H2O2 production and its metabolism related to catalase activity and ascorbate glutathione pathway. This approach led to major conclusions, that catalase and ascorbate peroxidase can share the load in H2O2 processing even in optimal growth conditions. Furthermore, simulations propose that NADPH availability may determine glutathione oxidation through its influence on monodehydroascorbate reduction. Taken together, experimental results and our kinetic model strengthen that the sensitivity of glutathione status to oxidative stress acts as a suitable sensor of increased H2O2
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Djedjig, Rabah. "Impacts des enveloppes végétales à l’interface bâtiment microclimat urbain." Thesis, La Rochelle, 2013. http://www.theses.fr/2013LAROS421/document.
Анотація:
Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet "ANR-Villes Durables VegDUD : Rôle du végétal dans le développement urbain durable ; une approche par les enjeux liés à la climatologie, l’hydrologie, la maîtrise de l’énergie et les ambiances" (2010-2013). Elle traite de la modélisation et de l’expérimentation de toitures et de façades végétales, en vue de l’évaluation de leurs impacts hygrothermiques sur les bâtiments et sur les microclimats urbains. Un modèle physique a été développé pour décrire les mécanismes de transferts couplés de chaleur et de masse au sein de la paroi végétale. L’implémentation de ce modèle dans un code de simulation thermique dynamique permet de prédire l’impact de la végétalisation sur la performance énergétique des bâtiments. L’extension de cette démarche à l’échelle d’une rue-canyon permet d’inclure l’interaction microclimatique dans la simulation thermohydrique des bâtiments. Sur le plan expérimental, une maquette reconstituant une scène urbaine est mise en place pour étudier l’impact de différentes typologies de parois végétales dans plusieurs configurations microclimatiques. La confrontation des résultats expérimentaux et ceux issus de la modélisation numérique a été entreprise à l’échelle du système constitué du bâtiment et du microclimat urbain environnant. Pour cela, l’étude du comportement d’un bâtiment et d’une rue végétalisés par rapport au comportement du même bâtiment et d’une rue témoins a permis d’évaluer l’incidence des transferts thermiques, hygrométriques et radiatifs de la végétalisation. Ceci a permis d’entreprendre la validation des outils de prédiction numérique développés. Les résultats de l’étude montrent que les transferts thermiques et hydriques sont fortement couplés et que le comportement thermique des parois végétales est tributaire de l’état hydrique du substrat de culture. Pour l’été comme pour l’hiver, les simulations numériques et les données expérimentales montrent que la végétalisation permet d’améliorer la performance énergétique des bâtiments et de réduire les îlots de chaleur urbainsThis study was conducted in the framework of the National Program "ANR-VegDUD Project : Role of vegetation in sustainable urban development, an approach related to climatology, hydrology, energy management and environments" (2010 -2013). It deals with the experimental and numerical modeling of green roofs and green facades to evaluate their thermohydric effects on buildings and urban microclimates. A physical model describing the thermal and water transfer mechanisms within the vegetated building envelopes has been developed. The model’s program has been implemented in a building simulation program. Using this tool, we are able to predict the impact of green roofs and green facades on building energy performance. This approach is extended to the street canyon in order to assess the microclimatic interaction in building simulation. An experimental mockup modeling an urban scene at reduced scale is designed to study the impact of different types of green roofs and walls. The comparison of the measurements carried out on vegetated buildings and streets with the reference highlights the hygrothermal and radiative impacts of vegetated buildings envelopes. In addition, these experimental data are used to verify and validate the reliability of developed tools. The results show that thermal and water transfers are strongly coupled. Hence, the thermal behavior of green roofs and green walls depend on the water availability within the growing medium. In summer and winter, measurements and numerical simulations show that green envelopes improve the energy efficiency of buildings and reduce the urban heat island
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Villemin, Thomas. "Modélisation des échanges énergétiques entre la surface d’une toiture végétalisée extensive et un panneau photovoltaïque." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0118.
Анотація:
La densification et l'artificialisation croissante du milieu urbain ont induit de nombreux impacts négatifs à l'échelle de la ville et rendent ce milieu ultra contraint d'un point de vue des besoins d'énergie et du confort thermique. De plus, la demande en énergie a considérablement augmenté et le secteur du bâtiment est responsable, à lui seul, de 44% de l'énergie consommée en France chaque année. Les impacts négatifs sont d'ores et déjà perceptibles pour les habitants et le phénomène d'Ilot de Chaleur Urbain (ICU) est observé dans la plupart des grandes métropoles. L'ensemble des toitures planes en ville représente environ 20 à 25% de la surface totale de la ville. Cependant, ces surfaces sont globalement inexploitées alors qu'elles sont le lieu privilégié pour les échanges thermiques et hydriques entre le bâtiment et son environnement. Une solution intéressante pour végétaliser le milieu urbain et favoriser la production d'énergie en ville consiste à introduire des toitures végétales extensives sur les toitures planes associées à des panneaux photovoltaïques. La toiture végétalisée permet de répondre à un certain nombre de fonctions écosystémiques et les panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité sur le lieu de consommation. Ces dernières années cette solution n'a pas été perçue comme une opportunité et les deux systèmes ont plutôt été mis en concurrence. Dans ce contexte, cette thèse doit permettre d'évaluer les impacts individuels et réciproques, qu'ils soient positifs ou négatifs, des deux sous-systèmes lorsqu'ils sont associés. En effet, il est attendu que le flux d'évapotranspiration de la toiture végétalisée induise un abaissement de la température des cellules photovoltaïques, favorisant la production électrique. Les travaux menés ont permis d'évaluer expérimentalement la performance de parcelles végétalisées sur la production électrique des panneaux photovoltaïques. De plus, plusieurs modèles ont été développés pour simuler le comportement thermique des panneaux en fonction des conditions météorologiques dans lesquelles ils se trouvent à l'aide la méthode de Monte Carlo. Ces modèles ont été appliqués à l'évaluation de la performance énergétique à l'échelle du système photovoltaïque seul mais également à l'échelle du bâtiment afin de déterminer ses besoins en énergie (chauffage et climatisation). Un modèle Monte Carlo a aussi été mis en place à l'échelle de la cellule photovoltaïque avec des premiers résultats prometteurs pour de tels systèmes en condition réelles de fonctionnementThe increasing densification and artificialization of the urban environment have induced many negative impacts on the scale of the city and make this environment ultra-constrained from the point of view of energy needs and thermal comfort. Moreover, energy demand has increased considerably and the building sector alone is responsible for 44% of the energy consumed in France each year. The negative impacts are already perceptible for the inhabitants and the phenomenon of Urban Heat Island (UHI) is observed in most large cities. The total surface of flat roofs in a typical city represents about 20 to 25% of the city. However, these surfaces are globally unexploited although they are the privileged place for thermal and mass transfers between the building and its environment. An interesting solution to green the urban environment and promote energy production in the city consists in the introduction of extensive green roofs on flat roofs associated with photovoltaic panels. The vegetated roof allows to fulfill ecosystemic functions and the photovoltaic panels produce electricity at the place of consumption. In recent years this solution has not been seen as an opportunity and the two systems have instead been put in competition. In this context, this thesis is intended to evaluate the individual and reciprocal impacts, both positive and negative, of the two subsystems when combined. Indeed, it is expected that the evapotranspiration flow of the green roof induces a lowering of the temperature of the photovoltaic cells, favouring the electrical production. The work carried out has allowed to experimentally evaluate the performance of vegetated plots on the electrical production of photovoltaic panels. In addition, several models were developed to simulate the thermal behavior of the panels according to the weather conditions in which they are located using the Monte Carlo method. These models were applied to evaluate the energy performance at the scale of the photovoltaic system alone but also at the scale of the building in order to determine its energy needs (heating and cooling needs). A Monte Carlo model has also been implemented at the scale of the photovoltaic cell with promising first results for such systems in real operating conditions
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Mayrand, Flavie. "Modélisation du fonctionnement hydrologique du sol et de la biodiversité des communautés végétales. Application à l'analyse de la performance écologique d'un aménagement paysager autoroutier." Phd thesis, AgroParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00948342.
Анотація:
L'anthropisation croissante des territoires a conduit à la transformation profonde des écosystèmes et à une perte massive, rapide et irréversible de la biodiversité. La réglementation nationale française impose aujourd'hui aux aménageurs du territoire d'évaluer, a priori et a posteriori, les impacts environnementaux de leurs projets de construction (ex : infrastructures routières) et notamment les impacts sur la biodiversité. Cette réglementation impose également de proposer des mesures d'évitement, de réduction, et de compensation, lorsqu'il existe des impacts résiduels, par la création ou la restauration de la biodiversité dégradée. En l'absence d'outils performants à disposition des gestionnaires, les échecs de la prédiction des impacts et de l'évaluation de l'efficacité des mesures conservatoires sont nombreux. L'objectif général de cette thèse est de proposer une nouvelle approche méthodologique pour (i) caractériser les processus et les paramètres abiotiques impactant la diversité végétale des communautés, (ii) analyser l'efficacité d'un projet de création et (iii) proposer, à la lecture de ces résultats, des nouvelles mesures de valorisation de la biodiversité végétale du site d'étude. Le site étudié est un aménagement paysager autoroutier, au sein duquel des semis et des plantations ont été réalisées par le constructeur, deux ans avant le début de notre étude. Nous avons restreint l'étude mécaniste du compartiment abiotique à celle du fonctionnement hydrologique (modélisé à l'aide d'HYDRUS-1D). [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.
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Mayrand, Flavie. "Modélisation du fonctionnement hydrologique du sol et de la biodiversité des communautés végétales. Application à l'analyse de la performance écologique d'un aménagement paysager autoroutier." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0086.
Анотація:
L'anthropisation croissante des territoires a conduit à la transformation profonde des écosystèmes et à une perte massive, rapide et irréversible de la biodiversité. La réglementation nationale française impose aujourd'hui aux aménageurs du territoire d'évaluer, a priori et a posteriori, les impacts environnementaux de leurs projets de construction (ex : infrastructures routières) et notamment les impacts sur la biodiversité. Cette réglementation impose également de proposer des mesures d'évitement, de réduction, et de compensation, lorsqu'il existe des impacts résiduels, par la création ou la restauration de la biodiversité dégradée. En l'absence d'outils performants à disposition des gestionnaires, les échecs de la prédiction des impacts et de l'évaluation de l'efficacité des mesures conservatoires sont nombreux. L'objectif général de cette thèse est de proposer une nouvelle approche méthodologique pour (i) caractériser les processus et les paramètres abiotiques impactant la diversité végétale des communautés, (ii) analyser l'efficacité d'un projet de création et (iii) proposer, à la lecture de ces résultats, des nouvelles mesures de valorisation de la biodiversité végétale du site d'étude. Le site étudié est un aménagement paysager autoroutier, au sein duquel des semis et des plantations ont été réalisées par le constructeur, deux ans avant le début de notre étude. Nous avons restreint l'étude mécaniste du compartiment abiotique à celle du fonctionnement hydrologique (modélisé à l'aide d'HYDRUS-1D). [...] Suite et fin du résumé dans la thèseHuman activities are responsible for high modifications in ecosystems functioning. It is recognized that these impacts cause definitive and high losses rate of biodiversity in every components of wildlife. Due to regulation, construction companies are bound to evaluate environmental impacts of the infrastructure construction projects (eg: roads), and more particularly, impacts on biodiversity. Companies are also bound to propose measures to avoid, reduce or mitigate residuals impacts by the creation or restoration planning of biodiversity. Unfortunately, there are not existing tools and methods clearly defined by regulation for such plans. Most of the time, predictions and environmental evaluations fail in measuring the impacts on biodiversity and efficiency of conservation planning. The research program that we conducted aimed at (i) proposing a new methodological approach in order to characterise processes and abiotic parameters which impact biodiversity of plant communities, (ii) analysing conservatory plans efficiency and (iii) proposing measures for biodiversity valuation in our study case. Our study was realised in a landscaping project zone along the A19 highway, Loiret, France. Seedling and planting were done two years before our study began. Only hydrological processes were studied based on mechanistic modelling using Hydrus-1D software. Last and final summary in the thesis
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Siméon, Alexandre. "Modélisation régionale et télédétection spatiale des propriétés d’absorption des aérosols de feux de biomasse dans la région de l’Atlantique Sud-Est." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R027.
Анотація:
L'absorption des aérosols est une propriété clé pour évaluer les impacts radiatifs des aérosols, tant directs que sur les propriétés des nuages, sur le climat à l’échelle régionale. Des études récentes ont montré que certains composés d’aérosols organiques (OC), appelés « carbone brun » (BrOC), émis principalement par la combustion de biomasse, peuvent absorber de manière significative le rayonnement solaire dans le spectre ultraviolet-visible-proche infrarouge. L'objectif principal de ce travail est d'améliorer la représentation des propriétés d'absorption des aérosols dans les modèles de climat régionaux. Nous nous concentrons sur les panaches de particules de feux de biomasse transportés au-dessus des nuages dans la région de l'Atlantique Sud-Est, au large de la côte ouest de l'Afrique. C’est une région présentée comme un laboratoire naturel pour mieux comprendre la complexité des interactions aérosol-nuage. La méthodologie repose sur des simulations numériques régionales d'aérosols à partir du modèle couplé météorologie-chimie WRF-Chem, combinées à un inventaire détaillé des émissions de feux de biomasse et à différents ensembles d'observations innovants de télédétection des aérosols, à la fois par ciel clair et nuageux à partir du capteur spatial POLDER-3/PARASOL. La littérature actuelle indique que le carbone brun absorbe plus efficacement le rayonnement UV-bleu que le carbone suie pur (BC). L’idée est d’exploiter cette spécificité en comparant la dépendance spectrale de l’albédo de simple diffusion issue des observations POLDER-3 dans la gamme de longueurs d’onde 443-1 020 nm avec celle simulée pour différentes proportions de BC, OC et BrOC. Ces tests de sensibilité reposent sur deux principales contraintes : le maintien d’une épaisseur optique aérosol par ciel dégagé/au-dessus des nuages et d’un rapport de masse (BC sur OC) réalistes. Des expériences de modélisation sont présentées et discutées afin de fournir de nouvelles estimations de la teneur en carbone suie, carbone organique et carbone brun dans les panaches d'aérosols de feux de biomasse africains transportés dans la région de l'Atlantique Sud-EstAerosol absorption is a key property to assess aerosol radiative impacts, both direct and on cloud properties, on regional climate. Recent studies have shown that some aerosol organic compounds (OC) called "brown carbon" (BrOC), mainly emitted by biomass burning, can absorb radiation significantly in the ultraviolet-visible-near-infrared spectrum. The main objective of this work is to improve the representation of the absorption properties of aerosols in regional climate models. We focus on biomass burning particles plumes transported above clouds in the Southeast Atlantic region, off the west coast of Africa. This is a region highlighted as a natural laboratory to better understand the complexity of aerosol-cloud interactions. The methodology relies on regional aerosol numerical simulations from the coupled meteorology-chemistry WRF-Chem model combined with a detailed state-of-the-art biomass burning emission inventory and different sets of innovative aerosol remote sensing observations, both in clear and cloudy skies from the POLDER-3/PARASOL satellite sensor. Current literature indicates that brown carbon absorbs more efficiently UV-blue radiation than pure black carbon (BC). The idea is to exploit this specificity by comparing the spectral dependence of the single scattering albedo retrieved from POLDER-3 observations in the 443-1,020 nm to the one simulated for different proportions of BC, OC and BrOC. Two main constraints are used to build up these sensitivity tests: keeping realistic clear-sky/above-cloud aerosol optical thickness and BC-to-OC mass ratio. Modeling experiments are presented and discussed to provide new estimates of the black, organic and brown carbon contents in the African biomass burning aerosol plumes transported over the Southeastern Atlantic region
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Siméon, Alexandre. "Modélisation régionale et télédétection spatiale des propriétés d’absorption des aérosols de feux de biomasse dans la région de l’Atlantique Sud-Est." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUR027.
Анотація:
L'absorption des aérosols est une propriété clé pour évaluer les impacts radiatifs des aérosols, tant directs que sur les propriétés des nuages, sur le climat à l’échelle régionale. Des études récentes ont montré que certains composés d’aérosols organiques (OC), appelés « carbone brun » (BrOC), émis principalement par la combustion de biomasse, peuvent absorber de manière significative le rayonnement solaire dans le spectre ultraviolet-visible-proche infrarouge. L'objectif principal de ce travail est d'améliorer la représentation des propriétés d'absorption des aérosols dans les modèles de climat régionaux. Nous nous concentrons sur les panaches de particules de feux de biomasse transportés au-dessus des nuages dans la région de l'Atlantique Sud-Est, au large de la côte ouest de l'Afrique. C’est une région présentée comme un laboratoire naturel pour mieux comprendre la complexité des interactions aérosol-nuage. La méthodologie repose sur des simulations numériques régionales d'aérosols à partir du modèle couplé météorologie-chimie WRF-Chem, combinées à un inventaire détaillé des émissions de feux de biomasse et à différents ensembles d'observations innovants de télédétection des aérosols, à la fois par ciel clair et nuageux à partir du capteur spatial POLDER-3/PARASOL. La littérature actuelle indique que le carbone brun absorbe plus efficacement le rayonnement UV-bleu que le carbone suie pur (BC). L’idée est d’exploiter cette spécificité en comparant la dépendance spectrale de l’albédo de simple diffusion issue des observations POLDER-3 dans la gamme de longueurs d’onde 443-1 020 nm avec celle simulée pour différentes proportions de BC, OC et BrOC. Ces tests de sensibilité reposent sur deux principales contraintes : le maintien d’une épaisseur optique aérosol par ciel dégagé/au-dessus des nuages et d’un rapport de masse (BC sur OC) réalistes. Des expériences de modélisation sont présentées et discutées afin de fournir de nouvelles estimations de la teneur en carbone suie, carbone organique et carbone brun dans les panaches d'aérosols de feux de biomasse africains transportés dans la région de l'Atlantique Sud-EstAerosol absorption is a key property to assess aerosol radiative impacts, both direct and on cloud properties, on regional climate. Recent studies have shown that some aerosol organic compounds (OC) called "brown carbon" (BrOC), mainly emitted by biomass burning, can absorb radiation significantly in the ultraviolet-visible-near-infrared spectrum. The main objective of this work is to improve the representation of the absorption properties of aerosols in regional climate models. We focus on biomass burning particles plumes transported above clouds in the Southeast Atlantic region, off the west coast of Africa. This is a region highlighted as a natural laboratory to better understand the complexity of aerosol-cloud interactions. The methodology relies on regional aerosol numerical simulations from the coupled meteorology-chemistry WRF-Chem model combined with a detailed state-of-the-art biomass burning emission inventory and different sets of innovative aerosol remote sensing observations, both in clear and cloudy skies from the POLDER-3/PARASOL satellite sensor. Current literature indicates that brown carbon absorbs more efficiently UV-blue radiation than pure black carbon (BC). The idea is to exploit this specificity by comparing the spectral dependence of the single scattering albedo retrieved from POLDER-3 observations in the 443-1,020 nm to the one simulated for different proportions of BC, OC and BrOC. Two main constraints are used to build up these sensitivity tests: keeping realistic clear-sky/above-cloud aerosol optical thickness and BC-to-OC mass ratio. Modeling experiments are presented and discussed to provide new estimates of the black, organic and brown carbon contents in the African biomass burning aerosol plumes transported over the Southeastern Atlantic region
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Bouyer, Julien. "Modélisation et simulation des microclimats urbains - Étude de l'impact de l'aménagement urbain sur les consommations énergétiques des bâtiments." Phd thesis, Université de Nantes, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00426508.
Анотація:
Les architectes, les urbanistes et les ingénieurs sont fortement sollicités pour élaborer des méthodes de conception permettant de limiter l'impact environnemental de l'urbanisation. De nombreux travaux montrent que des phénomènes climatiques comme l'îlot de chaleur urbain sont à la fois les causes et les conséquences de l'augmentation de la consommation énergétique à l'échelle de la ville. Par ailleurs, l'expertise énergétique des bâtiments est possible avec des outils opérationnels qui ne prennent pas correctement en compte les conditions climatiques à petite échelle spatiale alors qu'il est démontré que leurs effets sont avérés. Souvent négligé, l'impact direct et indirect de l'aménagement constitue pourtant une piste intéressante pour la régulation énergétique passive. Pour étudier ces phénomènes, nous proposons dans cette thèse d'utiliser un outil de simulation microclimatique, reposant sur le couplage d'un modèle thermoradiatif et d'un code de mécanique des fluides numérique. Dans une première partie, nous développons un modèle de sol et un modèle thermique de bâtiment, ce dernier permettant le calcul des consommations énergétiques d'un bâtiment interagissant avec son environnement urbain. Nous les intégrons à l'outil de simulation thermoradiative (Solene), puis adaptons la procédure de couplage physique avec l'outil de simulation thermoaéraulique (Fluent). Dans une deuxième partie, nous caractérisons le comportement d'un bâtiment de référence en site isolé et décrit par des paramètres variables, en établissant des classes de consommations énergétiques à partir d'une méthode statistique d'étude de sensibilité multicritères. Enfin, nous réutilisons ces classes de bâtiments dans un contexte urbain réel, le projet Lyon Confluence, pour analyser l'impact de deux modes d'aménagement des îlots étudiés : un aménagement minéral et un aménagement végétal. Cette dernière partie fait ressortir deux résultats principaux à savoir l'écart important entre des consommations énergétiques simulées en contexte théorique isolé et simulées en site urbain, puis, l'économie potentielle d'énergie entre deux choix d'aménagement urbain pour un même projet.
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Moulin, Thibault. "Modélisation mathématique de la dynamique des communautés herbacées des écosystèmes prairiaux." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD075/document.
Анотація:
La modélisation dynamique des systèmes écologiques constitue une méthode incontournable pour comprendre,prédire et contrôler la dynamique des écosystèmes semi-naturels, qui fait intervenir des processuscomplexes. Le principal objectif de cette thèse est de développer un modèle permettant de simuler la dynamiqueà moyen terme de la végétation herbacée dans les prairies permanentes, en tenant compte à lafois de la productivité et de la biodiversité. Les prairies sont des réservoirs présentant une forte biodiversitévégétale, qui soutiennent de nombreux services écosystémiques. Sur le plan agricole, cette importantediversité contribue à la qualité de la production fourragère, et de plus, elle permet une plus grande résistancede la végétation face à des changements climatiques (réchauffement moyen, vagues de chaleur etde sécheresse).Pourtant, cette notion clé de biodiversité n’est que faiblement prise en considération dans la modélisationde l’écosystème prairial : elle est souvent absente ou alors présente sous une forme très simplifiée. Enréponse à ces considérations, ces travaux de thèse présentent la construction d’un modèle de successionbasé sur des processus, décrit par un système d’équations différentielles ordinaires, qui représente ladynamique de la végétation aérienne des prairies tempérées. Ce modèle intègre les principaux facteursécologiques impactant la croissance et la compétition des espèces herbacées, et peut s’ajuster à n’importequel niveau de diversité, par le choix du nombre et de l’identité des espèces initialement présentes dansl’assemblage. Ce formalisme mécaniste de modélisation nous permet alors d’analyser les relations qui lientdiversité, productivité et stabilité, en réponse à différentes conditions climatiques et différents modes degestion agricole.[...]Ces résultats soulignent alors le besoin de prendre en compte le rôle clé joué par la biodiversité dansles modèles de l’écosystème prairial, de par son impact sur le comportement des dynamiques simulées.De plus, pour rendre correctement compte des interactions au sein de la végétation, le nombre d’espècesconsidéré dans le modèle doit être suffisamment important. Enfin, nous comparons les simulations devégétation de ce modèle à des mesures issues de deux sites expérimentaux, la prairie de fauche d’Oensingen,et le pâturage de Laqueuille. Les résultats de ces comparaisons sont encourageants et soulignentla pertinence du choix et de la représentation des processus écologiques clés qui composent ce modèlemécaniste.Ce travail de thèse propose donc un modèle, en total adéquation avec les besoins actuels en terme demodélisation de l’écosystème prairial, qui permet de mieux comprendre la dynamique de la végétationherbacée et les interactions entre productivité, diversité et stabilitéDynamic modelling of ecological systems is an essential method to understand, predict and control thedynamics of semi-natural ecosystems, which involves complex processes. The main objective of this PhDthesis is to develop a simulation model of the medium- and long-term dynamics of the herbaceous vegetationin permanent grasslands, taking into account both biodiversity and productivity. Grasslandecosystems are often hot spots of biodiversity, which contributes to the temporal stability of their services.On an agricultural perspective, this important biodiversity contributes to the forage quality, andbesides, it induces a higher ability of the vegetation cover to resist to different climatic scenarios (globalwarming, heat and drought waves).However, this key aspect of biodiversity is only poorly included in grassland models : often absent ofmodelling or included in a very simple form. Building on those considerations, this PhD work exposes thewriting of a process-based succession model, described by a system of Ordinary Differential Equationsthat simulates the aboveground vegetation dynamics of a temperate grassland. This model implementedthe main ecological factors involved in growth and competition processes of herbaceous species, and couldbe adjust to any level of diversity, by varying the number and the identity of species in the initial plantcommunity. This formalism of mechanistic models allows us to analyse relationships that link diversity,productivity and stability, in response to different climatic conditions and agricultural management.In mathematical grassland models, plant communities may be represented by a various number of statevariables, describing biomass compartments of some dominant species or plant functional types. The sizeof the initial species pool could have consequences on the outcome of the simulated ecosystem dynamicsin terms of grassland productivity, diversity, and stability. This choice could also influence the modelsensitivity to forcing parameters. To address these issues, we developed a method, based on sensitivityanalysis tools, to compare behaviour of alternative versions of the model that only differ by the identityand number of state variables describing the green biomass, here plant species. This method shows aninnovative aspect, by performing this model sensitivity analysis by using multivariate regression trees. Weassessed and compared the sensitivity of each instance of the model to key forcing parameters for climate,soil fertility, and defoliation disturbances. We established that the sensitivity to forcing parameters ofcommunity structure and species evenness differed markedly among alternative models, according tothe diversity level. We show a progressive shift from high importance of soil fertility (fertilisation level,mineralization rate) to high importance of defoliation (mowing frequency, grazing intensity) as the sizeof the species pool increased.These results highlight the need to take into account the role of species diversity to explain the behaviourof grassland models. Besides, to properly take into account those interactions in the grassland cover, theconsidered species pool size considered in the model needs to be high enough. Finally, we compare modelsimulations of the aboveground vegetation to measures from two experimental sites, the mowing grasslandof Oensingen, and the grazing grassland of Laqueuille. Results of these comparison are promising andhighlight the relevance of the choice and the representation of the different ecological processes includedin this mechanistic model.Thus, this PhD work offers a model, perfectly fitting with current needs on grassland modelling, whichcontribute to a better understanding of the herbaceous vegetation dynamics and interactions betweenproductivity, diversity and stability
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Betene, Ebanda Fabien. "Etude des propriétés mécaniques et thermiques du plâtre renforcé de fibres végétales tropicales." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2012. http://www.theses.fr/2012CLF22298/document.
Анотація:
Le plâtre est un matériau de grande disponibilité et très connu pour ses qualités : il est favorable à la protection de l’environnement, assez malléable, de faible densité, aux propriétés fonctionnelles remarquables (coupe-feu, isolant thermique, régulateur de l’hygrométrie des enceintes), décoratif, ... Ce qui justifie l’intérêt accordé à ce matériau pour les constructions. Sa grande fragilité préoccupante est à l’origine des travaux de recherches dans le monde entier en vue de son renforcement. Les fibres de verre et de sisal sont les renforts les plus utilisés à ce jour. Le renforcement par des fibres végétales est de plus en plus recherché. La texture micro structurale poreuse du plâtre favorise son caractère d’isolant thermique. Les textures mises en œuvre jusqu’à présent sont limitées à des porosités comprises entre 30 et 55%. La réduction du coût de ce matériau pour une large utilisation est encore possible et souhaitée. Deux leviers sont exploités dans ce travail, notamment un allègement de la masse de plâtre pour augmenter le taux de porosité et un renforcement de la tenue mécanique par incorporation de fibres végétales produites localement. L’objectif de ce travail est d’évaluer les caractéristiques mécaniques, thermiques et hygrométriques d’un matériau constitué de plâtre pris, à grande porosité, renforcé d’une nouvelle fibre végétale : le Rhecktophyllum Camerunense (RC), une fibre des forêts humides équatoriales. La fibre de sisal, d’utilisation connue pour le renforcement du plâtre, sert de référence à des fins de comparaison. Une série d’expérimentations est menée à cet effet. Une caractérisation physico-chimique des constituants est effectuée, des essais mécaniques de traction et de flexion sont effectués sur les constituants et les matériaux composites plâtre/fibres résultants, la cinétique d’adsorption d’humidité par les constituants et le matériau fibreux est suivie. Le comportement thermique des matériaux plâtre et plâtre/fibres est aussi mesuré. Les fibres utilisées, le sisal et le RC, sont à fort taux de cellulose (entre 49 et 78,8%), la fibre de RC est tubulaire avec 35,5% de porosité. Le plâtre est gâché à l’eau déminéralisée à un rapport massique E/P égal à 1 à partir de la poudre de semihydrate β. Sa microstructure cristalline est constituée de cristaux de gypse sous forme d’aiguilles enchevêtrées avec des vides intercristallins. Sur le plan du comportement mécanique, les résultats obtenus révèlent que le plâtre se montre fragile et présente un module d’élasticité en traction de 1,72 GPa, une résistance à la traction de 0,86 MPa et un allongement à la rupture de 1,16%. En flexion trois points, son module d’élasticité est de 0,64 GPa et sa contrainte à la rupture, de 0,13 MPa. La fibre de sisal est raide et fragile. Son module d’élasticité est compris entre 9 et 21 GPa, elle admet un allongement à rupture de 3 à 7%. Par contre, la fibre de RC est assez ductile avec un module d’Young moyen de 0,7 GPa et un allongement à rupture de 24,2%. L’adhésion du plâtre sur les fibres est faible : il adhère plus sur le sisal que sur le RC. Le sisal renforce mieux le plâtre par une augmentation plus sensible du module d’élasticité de 42,5%, contre 16,3% pour le RC, ce dernier lui apportant plutôt une grande ductilité élastique. Les fibres de RC apportent le maximum de renforcement en traction au plâtre lorsqu’elles sont tissées en unidirectionnel et en flexion lorsqu’elles sont uniformément réparties dans le volume suivant la direction longitudinale de la structure. (...)The plaster is a material of high availability and very known for its qualities : it is favourable to the protection of the environment, quite malleable, of low density, its functional properties are remarkable (firewall, thermal insulation, regulator of the hygroscopy of enclosures), decorative, ... What justifies the interest attached to this material for constructions. Its great alarming brittleness is at the origin of the research tasks in the whole world for its strengthening. The glass fibers and sisal are the more used reinforcements to this day. The strengthening by plant fibers is more and more researched. The microstructure of the plaster is porous ; that promotes its heat insulation character. The textures implemented so far are limited to porosities ranging between 30 and 55%. The reduction of cost of this material for a wide use is still possible and desired. Two levers are exploited in this work, in particular a lightening of the plaster weight to increase the proportion of air voids and a reinforcement of the mechanical resistance with locally produced fibers. The objective of this work is to evaluate the mechanical, thermal and hygrometrical characteristics of a material made up of harden plaster, with high porosity, strengthened by a new plant fiber : the Rhecktophyllum Camerunense (RC), a fiber of humid equatorial forests. The sisal fiber, of known use for the strengthening of the plaster, serves as a reference for comparison purposes. A serie of experiments is conducted to this effect. A physicochemical characterization of constituents is performed. Mechanical tests of tensile and of bending are performed on the constituents and the resulting plaster/fiber composite materials. The kinetic adsorption of moisture by the constituents is followed. The thermal behaviour of plaster and plaster/fiber is also measured. The fibers used, sisal and RC are with high rates of cellulose (between 49 and 78.8% ), the fiber of RC is tubular with 35.5 % of porosity. The plaster is dissolved in demineralized water to a mass ratio W/P equals to 1 from the powder of semihydrate β. Its crystalline microstructure is composed of gypsum crystals in the form of needles tangled with the empty intercristallins. As far as the mechanical behavior is concerne, the result reveals that the plaster is weak, its Young’s modulus in tensile is 1.72 GPa, its tensile strength is 0.86 MPa and its elongation at break is 1.16 %. In three points bending test, its modulus of elasticity is 0.64 GPa and its constraint at break is 0.13 MPa. The sisal fiber is stiff and fragile. Its Young’s modulus is between 9 and 21 GPa, it admits an elongation at break of 3 to 7 %. On the other side, the fiber of RC is quite ductile : the means of Young’s module is 7 GPa and the elongation at break is 24.2 %. The adhesion of the plaster on the fiber surface is low : it adheres more on the sisal than on the RC. The sisal strengthened better the plaster with a sensitive increase of the Young’s modulus of 42.5 %, against 16.3 % for the RC. But the RC fiber gives rather high elastic ductility. The fibers of RC deliver maximum capacity in tensile to the plaster when they are woven into unidirectional. They offer high capacity in bending when they are uniformly distributed inside the volume according to the longitudinal direction of the structure. (...)
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Falcoz-Vigne, Léa. "Caractérisation et modélisation des interactions cellulose - hémicelluloses au sein des microfibrilles de cellulose (MFC)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV091/document.
Анотація:
Le cadre de cette étude est le coût énergétique lié à la production des Microfibrilles de Cellulose (MFC) qui est aujourd’hui un facteur limitant à son développement à l’échelle industrielle. Le but de cette étude est de caractériser les interactions cellulose/hémicellulose au sein de ces systèmes.Des MFC provenant de différentes pâtes à papier chimiques ont été caractérisées par RMN du solide afin d’obtenir des informations à l’échelle moléculaire. Suite à l’optimisation d’un protocole expérimental, les hémicelluloses contenues dans les MFC issues de pâte kraft de bouleau ont ensuite été extraites avec un rendement de 60% et sont composés uniquement d’un homopolymère de xylan de DP 75.La turbidimétrie a été utilisée pour qualifier la qualité des suspensions, dont il a été montré qu’elle dépend fortement du procédé de mise en pâte et du séchage. Des corrélations positives ont été établies entre l’état de dispersion et les propriétés mécaniques de feuilles de papier additionnées de microfibrilles. L’analyse RMN de modèles biomimétiques reconstitués a confirmé le changement de conformation du xylan lorsqu’il est adsorbé sur la cellulose et les mesures de surface spécifique ont montré que seule la couche de xylan en contact avec la cellulose était concernée par ce changement.Les interactions cellulose/xylane ont été étudiées par RMN du solide et par dynamique moléculaire atomistique (MD). Les simulations MD ont montré que le xylan s’adsorbe parallèlement aux chaines de cellulose. Des mesures d'interaction sur ce système ont conduit à une mesure d'énergie de 9kJ/résidu de xylose.Des tests de mesure d’adhésion ont également été réalisés à partir d’un modèle trois couches constitué de xylan entre deux films de cellulose et une forte adhésion a pu être observée.L’utilisation de xylanase comme prétraitement est proposé pour améliorer la production des MFCThe study was motivated by the necessity to reduce the high energy costs of Micro-Fibrillated Cellulose (MFC) production, which is a limiting factor for its industrial development and aimed at understanding the cellulose/hemicelluloses interaction within this system. MFC resulting from different chemical pulps were characterized by solid-state NMR spectroscopy to get information on the hemicelluloses content and molecular conformation. By optimizing an extraction protocol, more than 60% of the residual hemicelluloses were extracted from birch kraft MFC and characterized as a high purity homopolymer of β-1,4 linked xylan of DP 75.Turbidimetry was used to qualify the quality of the suspensions, which strongly depended on the pulping and drying history. Positive correlations between the state of dispersion, specific surface and mechanical properties of MFC-reinforced handsheets were evidenced.Cellulose/xylan interactions were investigated using solid-state NMR and atomistic molecular dynamics (MD) simulation. NMR spectra confirmed that xylan in contact with cellulose altered its conformation, from the three-fold helix to a presumable cellulose-like two-fold one. In combination with specific surface area measurements, the conformational change was shown to happen only for the first layer of xylan adsorbed in direct interaction with the cellulose surface. MD simulations showed that adsorbed xylan tends to align parallel to the cellulose chain direction fully extended. Interaction energy between xylan chain and cellulose surface estimated with MD was 9kJ/xylose. Then a three-layers system made of xylan between two cellulose films were built to perform adhesion tests that showed strong adhesion between xylan and cellulose surfaces. Xylanase was proposed as a pulp pretreatment for MFC production
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Journé, Valentin. "Influence du climat lors de l'investissement des ressources dans la reproduction chez les arbres forestiers : une approche par modélisation mécaniste." Thesis, Aix-Marseille, 2020. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/200217_JOURNE_229kn950dq423kitgvy940umn_TH.pdf.
Анотація:
Les changements globaux affectent la répartition des espèces et le fonctionnement des écosystèmes et sont soumises à des dépérissements massifs. Un des autres processus majeurs de la dynamique forestière est la reproduction sexuée, qui permet aux espèces de persister au fil des générations, notamment grâce à l’adaptation et la migration. Mais il reste de nombreuses incertitudes sur l’effet du climat sur la reproduction des arbres, notamment sur quand et comment sont allouées les ressources au pollen et aux graines. L’objectif principal de cette thèse est d’utiliser une approche basée sur la modélisation des ressources et de la phénologie pour comprendre et prédire l’effet du climat sur la reproduction des arbres forestiers. J’ai d’abord étudié les déterminants impliqués dans les variations spatiales et temporelles de fructification. Puis j’ai quantifié l’allocation des ressources entre les fonctions de croissance et de reproduction à l’aide d’un modèle bayésien hiérarchique. Ce modèle, basé sur des mesures de croissances et de reproduction mâle et femelle sur plusieurs années m’a permis d’identifier des compromis lors de l’initiation florale, et l’importance de la quantité de ressources pour assurer la reproduction. Enfin j’ai développé un modèle mécaniste de reproduction, au sein d’un modèle déjà existant de fonctionnement des forêts (CASTANEA). Le modèle de reproduction, fonctionnant de l’initiation florale jusqu’à la maturation des graines, simule les variations spatiales et temporelles de production de graines. Le modèle a été calibré et validé sur le sapin pectiné au Mont-Ventoux et utilisé pour étudier les effets du changement climatique sur la reproductionGlobal changes affect species distribution and ecosystems functioning due to long term climatic trends and extreme climatic events. Forests are notably subject to massive growth decline and even mortality. One of the major processes of forest dynamics is sexual reproduction, but there are still many uncertainties about the effect of climate on trees reproduction, especially on when and how resources are allocated to pollen and seeds. Reproduction also allows species to persist over generations, through adaptation and migration. The main objective of this thesis is to develop an approach based on resource and phenology modelling, in order to understand and predict climate effects on forest trees reproduction. First, I used statistical model to investigate temporal and spatial variation of fruit production. Second, I quantified the allocation of resources between vegetative versus reproductive functions, with a hierarchical Bayesian model and observation of growth, male and female reproduction over several years. Results allowed us to identify trade-off during floral initiation, and highlighted the importance of resources levels to ensure reproduction. Lastly, I developped a process-based model of reproduction and included it in an existing model of forest functioning (CASTANEA). The reproduction model, which runs from flower initiation to seed maturation, simulates spatial and temporal patterns of seed production. The model was calibrated and validated on silver fir on Mont-Ventoux and used to investigate how climate change will impact fruit production