Dissertations / Theses: 'Cycle hydrologique – Modèles mathématiques'

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Kouki, Slim. "An experiment on the parameter uncertainty of hydrological models with different levels of complexity in a climate change context." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26979.

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Abstract:

La possibilité d’estimer l’impact du changement climatique en cours sur le comportement hydrologique des hydro-systèmes est une nécessité pour anticiper les adaptations inévitables et nécessaires que doivent envisager nos sociétés. Dans ce contexte, ce projet doctoral présente une étude sur l'évaluation de la sensibilité des projections hydrologiques futures à : (i) La non-robustesse de l’identification des paramètres des modèles hydrologiques, (ii) l’utilisation de plusieurs jeux de paramètres équifinaux et (iii) l’utilisation de différentes structures de modèles hydrologiques. Pour quantifier l’impact de la première source d’incertitude sur les sorties des modèles, quatre sous-périodes climatiquement contrastées sont tout d’abord identifiées au sein des chroniques observées. Les modèles sont calés sur chacune de ces quatre périodes et les sorties engendrées sont analysées en calage et en validation en suivant les quatre configurations du Different Splitsample Tests (Klemeš, 1986; Wilby, 2005; Seiller et al. (2012); Refsgaard et al. (2014)). Afin d’étudier la seconde source d’incertitude liée à la structure du modèle, l’équifinalité des jeux de paramètres est ensuite prise en compte en considérant pour chaque type de calage les sorties associées à des jeux de paramètres équifinaux. Enfin, pour évaluer la troisième source d'incertitude, cinq modèles hydrologiques de différents niveaux de complexité sont appliqués (GR4J, MORDOR, HSAMI, SWAT et HYDROTEL) sur le bassin versant québécois de la rivière Au Saumon. Les trois sources d'incertitude sont évaluées à la fois dans conditions climatiques observées passées et dans les conditions climatiques futures. Les résultats montrent que, en tenant compte de la méthode d'évaluation suivie dans ce doctorat, l'utilisation de différents niveaux de complexité des modèles hydrologiques est la principale source de variabilité dans les projections de débits dans des conditions climatiques futures. Ceci est suivi par le manque de robustesse de l'identification des paramètres. Les projections hydrologiques générées par un ensemble de jeux de paramètres équifinaux sont proches de celles associées au jeu de paramètres optimal. Par conséquent, plus d'efforts devraient être investis dans l'amélioration de la robustesse des modèles pour les études d'impact sur le changement climatique, notamment en développant les structures des modèles plus appropriés et en proposant des procédures de calage qui augmentent leur robustesse. Ces travaux permettent d’apporter une réponse détaillée sur notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques du bassin Au Saumon et de proposer une démarche méthodologique originale d’analyse pouvant être directement appliquée ou adaptée à d’autres contextes hydro-climatiques. The possibility to estimate the impact of climate change on the hydrological behavior of hydrosystems, the hydrological risks, and the associated resources is a necessity in order to anticipate the inevitable and necessary adaptations that must consider our societies. In this context, the doctoral project presents a study on the evaluation of the uncertainty of hydrological projections for the future climate when considering: (i) The non-robustness of hydrological model parameter identification, (ii) the use of several ensembles of equifinal parameter sets over a given calibration period and (iii) the use of different model structures for the hydrological model. To quantify the impact of the first source of uncertainty on the model outputs, four climatically contrasted sub-periods are first identified within the observed time series. The models are calibrated on each of these four periods, then generated outputs are analyzed on calibration and validation data. The calibration and validation tests were performed according to the configurations of four Different Split-sample Tests (Klemeš, 1986; Wilby, 2005; Seiller et al., 2012; Refsgaard et al., 2014). In order to study the second source of uncertainty related to the model structure, the equifinality of the parameter sets is taken into account by considering an ensemble of equifinal parameter sets for each sub-period calibration. Finally, to assess the third source of uncertainty, five hydrological models of different levels of complexity are applied (GR4J, MORDOR, HSAMI, SWAT, and HYDROTEL) on the watershed of the Au Saumon River (Québec, Canada).The three sources of uncertainty are assessed in the past observed period and in future climate conditions. Results show that, given the evaluation approach followed in this Ph.D. research, the use of different levels of complexity of hydrological models is the major source of variability in streamflow projections in future climate conditions for the five models tested. This is followed by the lack of robustness of parameter identification. The hydrological projections generated by an ensemble of equifinal parameter sets are close to those associated with the optimal set. Therefore, it seems that greater effort should be invested in improving the robustness of models for climate change impact studies, especially by developing more suitable model structures and proposing calibration procedures that increase their robustness. This work serves to provide a detailed response on our ability to make a diagnosis of the impacts of climate change on water resources of the Au Saumon watershed and proposes a novel methodological approach that can be directly applied or adapted to other hydro-climatic contexts.

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Wang, Tao. "Développement et évaluation du modèle de surface ORCHIDEE : apport pour la simulation des cycles de l'eau et du carbone aux hautes latitudes." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2011. http://www.theses.fr/2011VERS0045.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d'évaluer et de développer le modèle de surface ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). Dans la première partie, l’évaluation du modèle à différentes échelles est présentée à l’aide d’ une nouvelle méthodologie basée sur une analyse spectrale et des réseaux de neurones. Cette analyse nous a permis de mettre en évidence les erreurs systématiques du modèle, et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour les développements futurs ORCHIDEE. Dans une seconde étape, afin de mieux comprendre les effets de la neige sur les flux de carbone présents et futurs, différentes études ont été menées. Une analyse de la respiration des écosystèmes d'hiver a étéeffectuée, à l’aide de mesures de station de flux « eddy covariance ». Les résultats démontrent le rôle de la respiration d'hiver dans le bilan annuel de carbone, ainsi que les effets de la neige sur la respiration. L’objectif d’une troisième étape a été de développer un nouveau module de neige dans ORCHIDEE. Dans ce nouveau modèle, les processus internes de la neige (neige fondante par exemple / regel, infiltration de l'eau entre les couches de neige) sont pris en compte. Par ailleurs, une nouvelle paramétrisation de l’albédo des forêts a été testée. Ces développements ont été validés à l’échelle locale sur quelques sites instrumentés puis à l’aide de produits spatialisés sur les régions des hautes latitudes Nord. Des améliorations significatives ont été mises en évidence en termes de propriétés du couvert nival. Ce nouveau modèle va maintenant permettre de mieux comprendre et modéliser les cycles de l’eau et du carbone aux hautes latitudes dans de prochaines études This thesis is to evaluate and develop a land surface model ORCHIDEE (Organizing Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms). In the first part, ORCHIDEE on multiple timescales is evaluated by a novel methodology linking Artificial Neural Networks to Singular System Analysis. The joint analysis of observations and simulations uncovers the characteristics of model bias at and across timescales in different plant function types and climate groups, which provide references for future ORCHIDEE developments. To have a throughout understanding of snow effects on present and future carbon fluxes, ORCHIDEE with a decent snow model should be developed. In the second part, a site-synthesis analysis of winter ecosystem respiration and its controls across eddy covariance sites in mid- and high-latitude regions has been conducted. The result corroborates the role of winter respiration in annual carbon budget, and snow effects on winter respiration could be indirectly observed by its insulating effect on soil. The standard ORCHIDEE snow model is a simple bucket model and has been shown to bias snow simulations. In the third part, internal snow processes (e. G. Snow melting/refreezing; water infiltration between snow layers) were thus developed in ORCHIDEE. Moreover, a new forest albedo parameterization was also implemented. In the third and final parts, this newly developed snow model has been validated based on both site and continental levels, and a significant improvement has been seen in terms of snow pack properties examined. This new snow model coupled with permafrost will be used to explore high-latitude water and carbon dynamics in the future

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Bonnet, Rémy. "Variations du cycle hydrologique continental en France des années 1850 à aujourd'hui." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30345.

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Abstract:

Les objectifs de cette thèse sont de caractériser l'évolution du cycle hydrologique continental en France au cours des 150 dernières années, ainsi que d'étudier les mécanismes hydrologiques et climatiques en jeu. Les observations de débits des rivières françaises disponibles sur un siècle ou plus sont rares. Pour la quasi-totalité des autres variables du cycle hydrologique continental, des séries aussi longues sont inexistantes. Pour pallier ces lacunes observationnelles, le recours à la simulation numérique est utilisé. Dans une première partie, des reconstructions hydrométéorologiques développées sur la France au 20ème siècle sont analysées. Ces reconstructions sont basées sur une nouvelle approche, combinant les résultats d'une méthode de descente d'échelle statistique appliquée à des réanalyses atmosphériques longues et des observations locales mensuelles de précipitations et de température, pour obtenir les forçages météorologiques nécessaires au modèle hydrologique à base physique utilisé. L'évaluation de cette méthode montre que l'utilisation d'observation locale améliore de manière notable la représentation des variations multi-décennales ainsi que des tendances des précipitations et de la température, et, in fine, des débits. L'analyse de ces reconstructions montre que les variations multi-décennales des débits observés sont principalement d'origine climatique, et non dues à des influences anthropiques non-climatiques, comme la présence de barrage, ou à des inhomogénéités temporelles dans les séries observées. D'autres variables du cycle hydrologique, comme l'évapotranspiration, l'humidité des sols ou encore le manteau neigeux, présentent également de fortes variations aux échelles de temps multi-décennales. En fonction de la région, la persistance en été d'anomalies printanières d'humidité des sols ou du manteau neigeux, induites par des anomalies de précipitations et de température au printemps, explique une grande partie des variations multi-décennales des débits en été. À partir de la nouvelle réanalyse atmosphérique NOAA 20CRv2c, disponible depuis les années 1850, une nouvelle reconstruction hydrométéorologique est développée sur le bassin de la Seine dans une seconde partie. Pour cela, une nouvelle approche est développée, basée sur la contrainte des résultats d'une méthode de descente d'échelle appliquée aux 56 membres de cette réanalyse par des observations locales de précipitations et de température au pas de temps journalier puis mensuel.[...] The main objectives of this work are to characterize the evolution of the continental hydrological cycle over France from 1850 to present, and to understand the hydrological and climate mechanisms involved. Long-term river flows observations of river flows are scarce and the other variables of the continental hydrological cycle (soil moisture, snow cover and evapotranspiration) are virtually not observed on such longtime scales. To overcome this observational gap, numerical modelling is used. First, hydrometeorological reconstructions available over France through the twentieth century are analyzed. These reconstructions are based on a new approach. It combines the results of long-term atmospheric reanalyses downscaled with a stochastic statistical method and homogenized monthly precipitation and temperature observations to derive the meteorological forcing needed for the physically based hydrological model. The evaluation of these reconstructions show that using homogenized observations to constrain the results of statistical downscaling help to improve the reproduction of precipitation, temperature, and river flows variability. In particular, some unrealistic long-term trends associated with the atmospheric reanalyses are corrected. The analysis of the reconstructions confirms that the multidecadal variations previously noted in French river flows are mainly a climatic-driven. Moreover, the analysis shows that the other variables of the french continental hydrological cycle, like evapotranspiration, soil moisture or snow cover, are also characterized by multi-decadal variations. Depending on the region, the persistence from spring to summer of soil moisture or snow anomalies generated during spring by temperature and precipitation variations may explain river flows variations in summer, when no concomitant climate variations exist. Based on the recent release of the NOAA 20CRv2c long-term atmospheric reanalysis, available from the 1850s, a new hydrometeorological reconstruction is developed over the Seine catchment. [...]

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Heberger, Matthew. "Improved observation of the global water cycle with satellite remote sensing and neural network modeling." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS012.

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Abstract:

La télédétection par satellite est couramment utilisée pour observer le cycle hydrologique à des échelles spatiales allant des bassins fluviaux au globe terrestre. Pourtant, il reste difficile d'obtenir un bilan hydrique équilibré en utilisant des données de télédétection, ce qui met en évidence les erreurs et les incertitudes des données d'observation de la Terre. Cette recherche visait à améliorer les estimations des précipitations, de l'évapotranspiration, de l'écoulement, et du changement du stockage total de l'eau à l'échelle mondiale en utilisant une combinaison de méthodes analytiques (interpolation optimale, OI) et de méthodes de modélisation statistique, y compris les réseaux neuronaux (NN). Les modèles ont été entraînés sur un ensemble de 1 358 bassins fluviaux et validés sur un ensemble indépendant de 340 bassins et sur des observations in situ des précipitations, de l'évapotranspiration et du débit des cours d'eau. Les modèles sont étendus pour faire des prévisions à l'échelle du pixel dans des cellules de grille de 0,5° pour une couverture quasi mondiale. Les ensembles de données calibrées donnent des résidus de bilan hydrique plus faibles dans les bassins de validation : la moyenne et l'écart-type du déséquilibre sont de 11±44 mm/mo lorsqu'ils sont calculés avec des données non corrigées et de 0,03±24 mm/mo après calibrage par les modèles NN. Les résultats nous permettent de faire des estimations plus précises des composantes manquantes du cycle de l'eau, par exemple pour estimer l'évapotranspiration dans les zones non instrumentées, ou pour prédire le débit dans les bassins non jaugés. Les résultats peuvent également indiquer aux producteurs de données où leurs produits semblent incohérents par rapport à d'autres ensembles de données et où un étalonnage plus poussé pourrait apporter des améliorations. Enfin, cette recherche démontre l'utilisation des réseaux neuronaux et de l'intelligence artificielle pour l'intégration des données satellitaires et pour l'étude du cycle de l'eau Satellite remote sensing is commonly used to observe the hydrologic cycle at spatial scales ranging from river basins to the globe. Yet, it remains difficult to obtain a balanced water budget using remote sensing data, which highlights the errors and uncertainties in earth observation (EO) data. This research aimed to improve estimates of precipitation, evapotranspiration, runoff, and total water storage change at the global scale using a combination of analytical methods (optimal interpolation, OI) and statistical modeling methods including neural networks (NN). Models were trained on a set of 1,358~river basins and validated them on an independent set of 340~basins and in-situ observations of precipitation, evapotranspiration, and river discharge. The models are extended to make pixel-scale predictions in 0.5° grid cells for near-global coverage. Calibrated datasets result in lower water budget residuals in validation basins: the mean and standard deviation of the imbalance is 11±44 mm/mo when calculated with uncorrected EO data and 0.03±24 mm/mo after calibration by the NN models. The results allow us to make more accurate estimates of missing water cycle components, for example to estimate evapotranspiration in un-instrumented areas, or to predict discharge in ungaged basins. The results can also indicate to data producers where their products seem incoherent with other datasets and where enhanced calibration could lead to improvements. Finally, this research demonstrates the use of neural networks and machine learning for the integration of satellite data and for the study of the water cycle

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Temgoua, André Guy Tranquille. "Modélisation du fonctionnement hydrique d'une forêt amazonienne brésilienne à l'échelle d'un versant." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27334/27334.pdf.

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Ndiaye, Cassien Diabe. "Attribution et prévision des modulations de la mousson ouest-africaine à l’échelle de temps décennale." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS327.

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Abstract:

En Afrique de l’Ouest, les précipitations durant la période d’été ont connu, au cours du XXe siècle, de fortes modulations aux échelles de temps décennales. On note en particulier une période très humide vers les années 60 suivie d'un épisode de sécheresse durant les années 80 et une reprise des pluies au cours des années 2000. Ces modulations ont des conséquences socio-économiques régionales majeures. Considérées comme l’un des plus grands signaux du changement climatique en Afrique, elles ont fait l'objet de nombreuses études afin de comprendre leur(s) origine(s) et d’anticiper les prochains changements. Ces modulations ont longtemps été associées à la variabilité interne du système climatique et notamment à un rôle de la température de surface de l’océan Atlantique. De récentes études montrent cependant une contribution notable des forçages externes notamment les gaz à effet de serre et les aérosols anthropiques en particulier au cours de la seconde moitié du XXe siècle, soit via les températures de surface de l’océan Atlantique soit via un forçage radiatif direct. Dans tous les cas, le lien avec les températures de surface de l’océan offrent des perspectives de prévisibilité de ces modulations des précipitations. Les prévisions climatiques décennales ont été développées afin d’exploiter cette source de prévisibilité. Elles sont potentiellement très importantes pour la planification économique et structurelle en Afrique de l’Ouest. Dans cette thèse, nous proposons d’attribuer, en premier lieu, les modulations décennales des précipitations au Sahel sur la période temporelle de 1901-2014. En second lieu, nous proposons d’évaluer la prévision des précipitations en Afrique de l’Ouest à l’échelle de temps décennale sur la période 1968-2012. Toute cette étude est réalisée par le diagnostic de simulations climatiques réalisées à partir de modèles contribuant à la phase 6 du projet d’intercomparaison des modèles couplés. Étant donné que les modèles couplés sous-estiment communément le maximum de précipitation au Sahel durant la période d’été, nous avons commencé par proposer un domaine adaptatif des pluies au Sahel. Nos résultats de la première partie de cette thèse montrent que les forçages externes en particulier les aérosols anthropiques contribuent significativement à la chronologie des modulations décennales des précipitations sahéliennes. Ces aérosols modulent en effet la température de surface de l'océan qui se traduit en modulations de précipitation au Sahel par les déplacements de la zone de convergence intertropicale et de la dépression thermique saharienne. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la prévisibilité des précipitations à l’échelle de temps décennale en Afrique de l’Ouest et en particulier au Sahel. Nos résultats montrent que les précipitations sont prévisibles au Sahel dans 5⁄8 des modèles étudiés à une échéance temporelle entre 1 et 10 ans. Cependant, seuls 3 de ces 5 modèles simulent un signal décennal combiné à une variance totale réaliste à ces échéances. La moyenne multi-modèle est généralement plus prévisible que la majorité des modèles individuels. L’initialisation des variables climatiques permet d’améliorer les scores de prévision des précipitations au Sahel pour la moyenne multimodèle et 3⁄5 des modèles montrant une prévisibilité et la fiabilité des prévisions pour un seul modèle. Cet impact de l’initialisation relativement réduit corrobore l’importance des forçages externes déduits de la première étude. En conclusion, nos résultats suggèrent que les effets anthropiques sur le climat deviennent des facteurs majeurs pour expliquer les modulations décennales des précipitations moyennes de mousson au Sahel. En perspective, ces modulations sont associées, au cours du XXe siècle, à des pluies extrêmes qui sont devenues fréquentes de nos jours. Il serait intéressant de se demander si ces pluies extrêmes sont prévisibles en Afrique de l’Ouest aux échelles de temps décennales In West Africa, rainfall during the summer period (July, August and September) has shown strong modulations on decadal time scales during the 20th century. In particular, there was a very wet period in the 1960s followed by a drought in the 1980s and a recovery of rainfall in the 2000s. These modulations have major regional socio-economic consequences. Considered as one of the most important signals of climate change in Africa, they have been the subject of numerous studies in order to understand their origin(s) and to anticipate future changes. These modulations have long been associated with the internal variability of the climate system and in particular with the role of the surface temperature of the Atlantic Ocean. However, recent studies show a significant contribution of external forcings, notably greenhouse gases and anthropogenic aerosols, in particular during the second half of the 20th century, either via Atlantic Ocean surface temperatures or via direct radiative forcing. In all cases, the link with ocean surface temperatures offers prospects for predicting these precipitation modulations. Decadal climate forecasts, i.e. with a 5-30 year time horizon, have been developed to exploit this source of predictability. They are potentially very important for economic and structural planning in West Africa. In this thesis, we propose to attribute, first, the decadal modulations of Sahel rainfall over the time period of 1901-2014. Secondly, we propose to evaluate the prediction of rainfall in West Africa on the decadal time scale over the period 1968-2012. All this study is carried out through the diagnosis of climate simulations carried out from models contributing to the phase 6 of the coupled models intercomparison project. Since coupled models commonly underestimate the maximum rainfall in the Sahel region during the summer period, we first proposed an adaptive rainfall domain for the Sahel. Our results from the first part of this thesis show that external forcings, in particular anthropogenic aerosols, contribute significantly to the timing of decadal modulations of Sahel rainfall. These aerosols indeed modulate the ocean surface temperature which is translated into precipitation modulations in the Sahel by the displacement of the intertropical convergence zone and the Saharan Heat Low. The second part of this thesis focuses on the predictability of precipitation on decadal time scales in West Africa and in particular in the Sahel. Our results show that rainfall is predictable in the Sahel in 5⁄8 of the models studied at lead times between 1 and 10 years. However, only 3 of these 5 models simulate a decadal signal combined with a realistic total variance (signal-to-noise ratio close to 1) at these lead times. The multi-model mean is generally more predictable than the majority of individual models. Initialization of climate variables improves Sahel rainfall prediction skills for the multi-model mean and 3⁄5 of the models showing predictability and forecast reliability for a single model. This relatively small impact corroborates the importance of external forcings inferred from the first part of this thesis. In conclusion, our results suggest that anthropogenic effects on climate become major factors in explaining decadal modulations of mean monsoon rainfall in the Sahel. In perspective, these modulations are associated, during the 20th century, with extreme rainfall events that have become frequent nowadays. It would be interesting to ask whether these extreme events are predictable in West Africa on decadal time scales

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Colas, Hubert. "Modélisation intégrée bassin versant - Activités humaines - Milieux hydriques : application au bassin versant du Lez et des étangs palavasiens." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20195.

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Abstract:

L'analyse systematique de l'interaction entre les activites humaines et le cycle de l'eau sur un territoire permet d'identifier une structure d'echanges de flux d'eau et de matieres solides et organiques entre six compartiments representant respectivement: les activites humains, les infrastructures d'adduction et d'assainissement, le sol, la nappe et le cours d'eau. Un modele integre est construit d'apres ce schema a l'aide du logiciel sosie et est applique au cas du bassin versant du lez et des etants palavasiens, sur une succession de trois sous-bassins. Les resultats de simulations rendent compte de la sensibilite a divers parametres et des possibilites d'evaluation de l'impact des choix d'equipement et d'amenagement. L'analyse est restreinte aux ordres de grandeur faute de donnees de verification. Le fonctionnement du complexe des etants palavasiens est represente par un systeme d'equations differentielles resolu par differences finies. Des processus influencant la qualite de l'eau des etangs sont compares sur divers horizons temporels. La construction du modele integre prouve leur faisabilite et leur utilite pour la gestion de l'eau. L'application identifie les donnees manquantes et revele la distinction entre les processus ecologiques et de transport des matieres

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Moreaux, Virginie. "Observation et modélisation des échanges d’énergie et de masse de jeunes peuplements forestiers du Sud-Ouest de la France." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14506/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a porté sur la prise en compte de la phase juvénile des peuplements forestiers du Sud-Ouest de la France dans la caractérisation des échanges sol-végétation-atmosphère. L’étude s’est focalisée sur des structures de peuplements contrastées de jeunes peuplements de Pins maritimes et d’Eucalyptus. La première partie de ces recherches a consisté à étudier de façon expérimentale les échanges de masse et d’énergie de jeunes plantations d’Eucalyptus et de Pins maritimes du Sud-Ouest. Trois sites instrumentés pour la détermination en continu des échanges de CO2 et H2O, bilan d’énergie, flux de sève et de croissance et production des arbres ont été suivis durant deux années marquées par des épisodes répétés de sécheresse. Le comportement des essences présentes a été comparé ainsi que les effets de l’environnement et des pratiques culturales sur le fonctionnement de ces écosystèmes. Les bilans annuels d’eau, de carbone et la croissance et la production des trois peuplements ont été établis et comparés. A partir de ces mesures enrichies par des données déjà disponibles et en se basant sur le modèle de production forestière et de transfert sol-végétation-atmosphère GRAECO (INRA-EPHYSE), modèle mécaniste biophysique monodimensionnel, la deuxième partie a consisté à développer une nouvelle évolution de ce modèle pour l’adapter au cas des systèmes de culture de biomasse forestière à croissance rapide. L’approche proposée en couplant ce modèle avec le modèle MAESTRA (Medlyn 2004) a permis de dépasser les hypothèses d’homogénéités verticale et horizontale du couvert pour rendre compte de l’effet de la structure en trois dimensions de peuplements jeunes à couronnes disjointes et sous-étage développé sur les transferts radiatifs, de CO2 et vapeur d’eau. De plus, le modèle a été complété par trois nouveaux modules décrivant respectivement la dynamique du carbone du sol (Roth-C) et la croissance et fonctionnement du sous-étage et du taillis. Il a été évalué sur les données existantes couvrant différents sites et séries temporelles et incluant une série d’interventions de type labour, désouchage, disquage superficiel, semis, dépressages, éclaircies et recépées. Enfin, ce modèle a été implémenté sur un jeu de données décrivant le climat local sous le forçage du scénario climatique A2 régionalisé sur un point de la grille SAFRAN de Météo-France pour trois itinéraires sylvicoles de Pin maritime et Eucalyptus, afin d’évaluer, à titre exploratoire, les potentialités de productivité de ces itinéraires In this thesis, the juvenile phase of forest stands of southwestern France was studied in order to characterise soil-vegetation-atmosphere exchanges. The study focused on contrasted structures of young pines and Eucalyptus stands. The first part of this research was to study experimentally the mass and energy exchanges of young plantations of pines and Eucalyptus growing in southwestern France. Continuous measurements of CO2 and H2O fluxes, energy balance, sapflow and tree growth and production were carried out for two years, a period marked by repeated episodes of drought. The behavior of these species was compared, as well as the effects of the environment and cultural practices on these ecosystems. The annual water and carbon balances, growth and production of the three stands were established and compared. These measurements were enriched by data already available and were based on the 1D-mechanistic model of forest production and soil-vegetation-atmosphere transfer GRAECO (INRA-EPHYSE). The second part of the thesis focused on developing a new version of the model to be applied to crop systems for fast-growing forest biomass. By coupling this evolution of the model with the 3D-model MAESTRA (Medlyn 2004), the assumptions of vertical and horizontal homogeneities in the canopy can be exceeded thus accounting for the effect of the three-dimensional structure on the radiative, CO2 and water vapor transfers in young stands, where crowns are separate and the understorey is well-developed. In addition, the model was supplemented by three new modules describing the dynamics of soil carbon (Roth-C) and the growth and functioning of the understory and coppice. It was evaluated on existing data covering different sites and time series and including a series of forest practices, such as plowing, stump removal, superficial disking, seeding, early thinning, thinnings and cutting down close to the ground. Finally, as an exploratory work, this model has been implemented on a data set describing the local climate forced by the A2 climate scenario which was regionalized on a SAFRAN grid point (‘Météo-France’) for three forest itineraries of maritime pine and Eucalyptus, in order to assess the potential productivity of these systems

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Kittavong, Sisouvanh. "Exploration de nouvelles structures de modélisation hydrologique globale conceptuelle." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66670.

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Abstract:

Plusieurs modèles hydrologiques ont été développés au cours des dernières décennies. Un modèle hydrologique devrait être capable de représenter tous les bassins versants. Les performances des modèles dépendent des caractéristiques du bassin versant étudié; aucun modèle ne convient à toutes les tâches de modélisation. Cette thèse de doctorat a pour but de proposer une méthode de sélection de modèles parmi un grand nombre de candidats. Elle prend en compte : l'identification d'une banque de modèles performants pour des conditions climatiques différentes et la sélection de modèles appropriés selon les conditions climatiques du bassin versant (aride, tempéré ou continentale) et les objectifs de modélisation (débits élevés, moyens ou faibles). La recherche est basée sur 1446 modèles construits en utilisant l‘approche multistructure empirique (Ensemble Multistructure Framework, EMF) et 100 bassins versants états-uniens aux conditions climatiques diversifiées. L'objectif de cette étude est de valoriser les approches flexibles afin d'identifier des modèles performants pour une diversité de climats. La sélection des modèles est ainsi basée sur les performances individuelles de 1446 modèles en les comparant avec un modèle de référence (GR4J). Sur la base de cette étude, une banque de 80 modèles diversifiés, issus des 1446 modèles initiaux, a été proposée pour d‘autres applications. Pour évaluer l'impact du climat et de la métrique sur la performance du modèle, les 80 modèles présélectionnés ont été évalués sur les trois types de climat et sur les trois objectifs de modélisation. Cette étude propose au final quatre nouveaux modèles hydrologiques conceptuels, adaptés à des conditions climatiques et hydrologiques spécifiques. La modélisation hydrologique demeure imparfaite en raison d'un grand nombre d'incertitudes liées notamment à la description de la transformation pluie-débit par les structures du modèle hydrologique. L'approche multimodèle est une solution alternative, parce que la combinaison de modèles existants peut mener à de meilleurs résultats par rapport aux modèles individuels. La diversité des structures des modèles constitue souvent un des premiers principes du fonctionnement d‘un multimodèle de manière à compenser les erreurs et à améliorer les performances. Les 80 modèles présélectionnés et l'algorithme Backward Greedy Selection (BGS) sont ainsi utilisés afin de sélectionner l‘ensemble des modèles à combiner. Les tests ont été effectués sur six critères (MCRPS, KGEsqrt, Mlogs, NRD, PIT et RDmse). Les résultats montrent que l'optimisation par MCRPS est la plus intéressante. Many hydrologic models were developed in the last few decades. They should be capable of simulating all of the catchments but, in practice, their performance is dependent on the geology and climate, so no model structure is suitable for all modeling tasks. This doctoral thesis aims at proposing a model selection method, from a grand pool of candidates, which accounts for the identification of a pool of successful models in diversified climates conditions and the selection of appropriate models for the catchment climatic conditions (arid, humid, and continental) and modeling objectives (high, medium and low flows). It is based on 1446 models constructed using the Ensemble Multistructure Framework (EMF) and 100 climatically diversified American catchments. The focus of this study is to value flexible modeling approaches to identify successful models for a variety of climates. The model selection is first based on the individual performance of the 1446 models, comparing them to a reference model (GR4J). A pool of 80 diversified models is then identified for further investigation. To evaluate the impact of climate and metric on model performance, the 80 preselected models are evaluated on the three types of climates and three modeling objectives. At the end, four new lumped conceptual hydrologic models are tailored for specific climate and flow conditions. Hydrological modeling remains imperfect due to a large number of uncertainties, particularly related to the description of rainfall-flow transformation by hydrological model structures. The multimodel approach is an alternative solution, because the combination of existing models gives better results than individual ones. The diversity of model structures touches one of the first principles of the operation of a multimodel is the compensation of the errors to improve the performances. The 80 preselected models and the Backward Greedy Selection (BGS) algorithm are then used to select the models set to combine. Tests are performed on six optimizations (MCRPS, KGEsqrt, Mlogs, NRD, PIT and RDmse). Results show that, the optimization by the MCRPS is most interesting when compare to other criterions.

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Lacherez-Bastin, Sabine. "Contribution à l'étude de la migration des nitrates dans le sol et la zone non saturée de la nappe de la craie dans le Nord de la France : modélisation intégrée des nitrates dans le bassin versant de l'Escrebieux." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Lacherez-Bastin.pdf.

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Abstract:

La directive Cadre sur l'Eau impose de considérer les eaux souterraines contenant plus de 50 mg/l comme de mauvaise qualité chimique. Compte-tenu de la vitesse supposée des nitrates dans la zone non saturée crayeuse de 0. 5 rn/an et de la profondeur de la nappe de la craie, l'objectif était ici de fournir un outil caractérisant les nitrates lessivables dans le sol puis leur cheminement dans la zone non saturée crayeuse et enfin leur migration au sein de la nappe de la craie. Plusieurs campagnes de sondages de la zone non saturée crayeuse dans le bassin Artois Picardie, avec prélèvements de sol et analyses en laboratoire, ont été réalisées de 1996 à 2003. Plusieurs parcelles ont été sondées à la fois en période sèche, mais aussi en période très humide. Les résultats d'analyse et leur interprétation par la méthode des bilans AZOBIL et CORPEN à l'aide des historiques culturaux ont permis de mettre en évidence que le mode d'écoulement de l'eau à travers la zone non saturée crayeuse dépend exclusivement des conditions de saturation du sous-sol En période sèche, l'écoulement se fait à 85 % par effet piston au sein de la matrice poreuse crayeuse, avec une vitesse de l'ordre de 0. 6 rn/an sous un recouvrement argileux supérieur à 5 m, 1. 0 rn/an sous un recouvrement limoneux et enfm 1. 25 m sous un recouvrement sableux. Dans des conditions de saturation importante, l'écoulement par les fissures peut venir égaler voire supplanter le mode d'écoulement par effet piston. Les vitesses de migration des nitrates sont " brusquement" accélérées, pendant une courte période, au droit de la zone fissurée. On observe en général un décalage de l'ordre de 5 m d'une fraction du front de pollution azotée par l'intermédiaire des fissures. La modélisation intégrée des cycles de l'eau et de l'azote au droit du bassin versant de l'Escrebieux montre que le module nitrates, que nous avons développé, restitue correctement les observations de terrain effectuées aux droit des différents piézomètres de suivi de la qualité de la nappe de la craie de ce bassin

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Pan, Yi. "Modélisation couplée des écoulements de surface et de sub-surface dans un bassin versant par approches numériques à dimensions euclidiennes réduites." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAH012/document.

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Abstract:

Les interactions entre les processus de surface et de sub-surface sont des composantes clés du cycle hydrologique que les modèles hydrologiques doivent représenter pour obtenir des prédictions cohérentes et précises dans un contexte de gestion durable de la ressource en eau. Les modèles hydrologiques intégrés qui décrivent de façon physique les processus et leurs interactions sont de conception récente. La plupart de ces modèles s‘appuient sur l’équation de Richards 3D pour décrire les processus d’écoulement souterrain. Cette approche peut être problématique compte tenu de contraintes importantes sur le maillage et sur la résolution numérique. Ce travail de thèse propose un modèle hydrologique intégré qui s’appuie sur approche innovante à dimension réduite pour simplifier les écoulements de surface et souterrains d'un bassin versant. Les différents compartiments du modèle sont d’abord testés indépendamment puis couplés. Les résultats montrent que l’approche proposée décrit précisément les processus hydrologiques considérés tout en améliorant de façon significative l’efficacité générale du modèle Interactions between surface and subsurface flow processes are key components of the hydrological water cycle. Accounting for these interactions in hydrological modelsis mandatory to provide relevant and accurate predictions for water quality and water resources management. Fully-integrated hydrological models that describe with aphysical meaning the hydrological processes and their interactions are recent. Most of these models rely upon the resolution of a 3D Richards equation to describe subsurface flow processes. This approach may become intractable because of the heavy constrains on both meshing and numerical resolution. This PhD proposes a new integrated hydrological model on the idea of dealing with dimensionally reduced flow in both the surface and sub-surface compartments of a watershed. The different compartments of the model are first tested independently and then coupled. The results show that the proposed approach allows for a proper and precise depiction ofthe hydrological processes enclosed in the model while providing significant gain incomputational efficiency

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Marchand, Didier. "Modélisation fonctionnelle du bilan hydrique sur sol cultivé : approche déterministe ou stochastique ?" Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10130.

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Abstract:

Etude realisee dans le but d'une aide a la decision agricole en zones tropicales seches. Examen de la litterature. Interet de l'approche fonctionnelle. Validation deterministe sur les sites de thysse-kaymor (senegal et de bouake - cote d'ivoire)pour mil, arachide et riz fluvial. Prise en compte de la variabilite spatiale a l'echelle parcellaire des resultats. Determination par simulations (monte-carlo, realisations optimales) de l'influence de la variabilite spatiale des parametres d'entree sur les sorties

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Arzel, Olivier. "Mécanismes de variabilité climatique interdécennale dans des modèles idéalisés." Brest, 2004. http://www.theses.fr/2004BRES2008.

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Abstract:

Plusieurs observations in-situ et satellitales montrent des variations prononcées de la température de surface de la mer (SST) sur des échelles de temps décennales à interdécennales dans l'Atlantique nord. A l'aide de modèles idéalisés purement océaniques ou couplés océan-atmosphère, nous étudions les mécanismes pouvant mener à de telles variations. Nous nous concentrons sur la partie éventuellement prévisible du système climatique. Notre étude se décompose en trois parties. Tout d'abord nous nous intéressons à la variabilité décennale impliquant uniquement les interactions entre les vents de surface et la circulation poussée par les vents dans un modèle couplé très simple. Nous mettons en évidence un mode couplé actif, et concluons qu'il n'est pas réaliste. La voie naturelle est ensuite de considérer la dynamique de la circulation thermohaline Atlantique à travers un modèle océanique 3D idéalisé à basse résolution. En analysant principalement les sources de variance de densité et la structure des perturbations, nous mettons en évidence les caractéristiques fondamentales à deux types de variabilité interdécennale associés à un forçage air-mer constant et aux conditions mixtes (rappel sur la SST et flux d'eau douce constant) dans le but de les différencier. Ce type d'approche devrait permettre d'identi. Er quel type de variabilité, flux ou mixte (s'il y a), est à l'oeuvre dans des modèles couplés plus complexes et plus réalistes. La dernière partie de notre étude s'attache à examiner la robustesse des oscillations précédentes dans un modèle couplé simplifié, avec une atmosphère axisymétrique dynamique résolvant un cycle hydrologique interactif. A l'aide des diagnostiques précédemment définis, nous montrons que la variabilité interdécennale, qui émerge spontanément, est un mode purement océanique forcé par des flux air-mer constants de chaleur et d'eau douce. Malgré la simplicité des modèles utilisés dans cette thèse, nous espérons reproduire une partie de la variabilité interdécennale observée.

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Ricard, Simon, and Simon Ricard. "Évaluer l'évolution du régime hydrique à partir d'une configuration alternative de la chaîne de modélisation hydroclimatique dans un contexte de rareté des observations." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37717.

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Abstract:

Une configuration alternative de la chaîne de modélisation hydroclimatique est proposée contournant la rareté des observations météorologiques nécessaires au post-traitement statistique des simulations climatiques ainsi qu’au calage du modèle hydrologique. Cette configuration propose de calibrer les fonctions de transfert nécessaires au post-traitement statistique conjointement aux paramètres du modèle hydrologique et repose sur l’hypothèse que les variations de débits observées à l’exutoire d’un bassin versant constituent un proxy valable des forçages climatiques correspondant. Cette configuration repose également sur la notion de « fonction-objectif asynchrone », c’est-à-dire un critère d’erreur négligeant volontairement la corrélation entre deux variables. Parce qu’elles sont largement dépendantes des observations disponibles, les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique sont généralement limitées au déploiement des champs précipitations et températures. Elles sont conséquemment limitées à l’usage de formulations empiriques pour évaluer les processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant. Par la mise en place de la configuration alternative, les champs humidité de l’air, rayonnement solaire et vitesse du vent sont intégrés à une chaîne complète de modélisation hydroclimatique, permettant la construction de projections hydrologiques à partir de la formulation physique d’évapotranspiration de référence de Penman-Montheith. Les projections ainsi produites sont comparées à celles issues d’une configuration conventionnelle employant des réanalyses comme substituts aux observations. Les deux configurations sont mises en place sur le bassin versant de la rivière Du Loup, un bassin forestier de taille intermédiaire localisé dans la Vallée du Saint-Laurent, à partir des simulations issues de l’ensemble climatique CRCM5-LE et du modèle hydrologique distribué à base physique WaSiM-ETH. L’analyse des projections hydrologiques produites démontrent la capacité de la configuration alternative à produire une réponse hydrologique cohérente, généralement plus robuste que celle produite par une configuration conventionnelle. Cette dernière s’avère sensible aux biais inscrits à même les réanalyses, affectant le post-traitement des séries simulées et l’identification des paramètres calibrés. Sur la période historique, la formulation de Penman-Montheith offre une représentation plus cohérente des fluctuations d’évapotranspiration comparativement à une formulation empirique basée exclusivement sur la température de l’air. La projection de l’évapotranspiration, des teneurs en eau dans le sol ainsi que des étiages estivaux se sont avérée sensibles aux choix de la formulation d’évapotranspiration. La configuration alternative proposée répond d’abord à une incohérence structurelle inscrite dans les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique. Elle permet également le déploiement d’une modélisation hydroclimatique à base physique cohérente pour des régions où les observations météorologiques sont rares tel que les régions montagneuses ou septentrionales, ou bien en voie de développement. Une configuration alternative de la chaîne de modélisation hydroclimatique est proposée contournant la rareté des observations météorologiques nécessaires au post-traitement statistique des simulations climatiques ainsi qu’au calage du modèle hydrologique. Cette configuration propose de calibrer les fonctions de transfert nécessaires au post-traitement statistique conjointement aux paramètres du modèle hydrologique et repose sur l’hypothèse que les variations de débits observées à l’exutoire d’un bassin versant constituent un proxy valable des forçages climatiques correspondant. Cette configuration repose également sur la notion de « fonction-objectif asynchrone », c’est-à-dire un critère d’erreur négligeant volontairement la corrélation entre deux variables. Parce qu’elles sont largement dépendantes des observations disponibles, les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique sont généralement limitées au déploiement des champs précipitations et températures. Elles sont conséquemment limitées à l’usage de formulations empiriques pour évaluer les processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant. Par la mise en place de la configuration alternative, les champs humidité de l’air, rayonnement solaire et vitesse du vent sont intégrés à une chaîne complète de modélisation hydroclimatique, permettant la construction de projections hydrologiques à partir de la formulation physique d’évapotranspiration de référence de Penman-Montheith. Les projections ainsi produites sont comparées à celles issues d’une configuration conventionnelle employant des réanalyses comme substituts aux observations. Les deux configurations sont mises en place sur le bassin versant de la rivière Du Loup, un bassin forestier de taille intermédiaire localisé dans la Vallée du Saint-Laurent, à partir des simulations issues de l’ensemble climatique CRCM5-LE et du modèle hydrologique distribué à base physique WaSiM-ETH. L’analyse des projections hydrologiques produites démontrent la capacité de la configuration alternative à produire une réponse hydrologique cohérente, généralement plus robuste que celle produite par une configuration conventionnelle. Cette dernière s’avère sensible aux biais inscrits à même les réanalyses, affectant le post-traitement des séries simulées et l’identification des paramètres calibrés. Sur la période historique, la formulation de Penman-Montheith offre une représentation plus cohérente des fluctuations d’évapotranspiration comparativement à une formulation empirique basée exclusivement sur la température de l’air. La projection de l’évapotranspiration, des teneurs en eau dans le sol ainsi que des étiages estivaux se sont avérée sensibles aux choix de la formulation d’évapotranspiration. La configuration alternative proposée répond d’abord à une incohérence structurelle inscrite dans les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique. Elle permet également le déploiement d’une modélisation hydroclimatique à base physique cohérente pour des régions où les observations météorologiques sont rares tel que les régions montagneuses ou septentrionales, ou bien en voie de développement.

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Bubnova, Radmila. "Pouziti souradnice "hydrostaticky tlak" pro integraci elastického modelu dynamiky atmosféry v numerickém predpovednim systému ARPEGE/ALADIN=." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30067.

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Abstract:

Arpege/aladin est un modele tri-dimensionnel a domaine limite, qui fait partie du systeme integre de prevision numerique arpege/ifs. Comme son equivalent global, la version a domaine limite utilise une representation spectrale des champs horizontaux. Une version non-hydrostatique d'arpege/aladin a ete developpee en utilisant la pression hydrostatique comme variable independante. La dynamique choisie represente la version totalement elastique des equations d'euler, l'orographie etant introduite par le biais d'une coordonnee hybride epousant la surface terrestre a sa base. Le schema semi-implicite a ete adapte pour controler les ondes acoustiques comme les ondes de gravite. Il a fallu modifier l'approximation de l'epaisseur logarithmique des couches du modele, et ce pour respecter la regle de l'integration par parties dans le processus conduisant a l'equation de structure. Le schema classique est complete par une correction implicite supplementaire sur la partie non lineaire de la divergence tri-dimensionnelle: ceci implique d'iterer la solution de l'equation d'helmholtz. Tout ceci a permis de prouver pour la premiere fois la faisabilite de cette nouvelle methode. Les resultats de tests idealises dans une version bi-dimensionnelle plan vertical pour des ecoulements au dessus d'une montagne en cloche sont tres proches des solutions analytiques connues. La capacite du modele a representer les ondes de sillage non-hydrostatiques et l'influence de certains effets convectifs a aussi pu etre verifiee

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Delhom, Marielle. "Modélisation et simulation orientées objet : contribution à l'étude du comportement hydrologique d'un bassin versant." Corte, 1996. http://www.theses.fr/1996CORT3029.

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Abstract:

Nous présentons dans ce mémoire une approche originale de modélisation et de simulation orientée objet de systèmes complexes. Ce type d'approche peut être mis en œuvre pour les raisons suivantes : prévision du comportement d'un système, gestion (ou contrôle) d'un système et conception de nouveaux systèmes ou amélioration de systèmes. Les travaux présentés concernent l'étude du comportement hydrologique d'un bassin versant et plus particulièrement l'élaboration d'un modèle de simulation incrémental d'un bassin versant. Cette étude permet d'illustrer, sur un cas concret, l'approche proposée. Cette approche permet en particulier: grâce à l'utilisation des hiérarchies de description, d'abstraction et temporelles, de prendre en compte la complexité du système étudié ; de définir une approche de simulation évolutive, permettant de prendre en compte facilement les différentes modifications nécessaires a la mise au point du modèle ; d'établir un lien entre les paramètres du modèle physique et ceux du modèle de simulation en définissant des vues locales du système. L’originalité de notre approche est, d'une part, de combiner un formalisme de spécification de systèmes à évènements discrets à un formalisme de modélisation hierarchisée-multivues et, d'autre part, d'utiliser les concepts de l'approche orientée objet pour modéliser et simuler le comportement hydrologique d'un bassin versant. L’intégration de ces différentes approches permet de définir l'architecture du simulateur du comportement hydrologique d'un bassin versant. Cette architecture permet en particulier de traiter indépendamment la partie modélisation et la partie simulation, ce qui facilite la mise au point du modèle de simulation. Un logiciel de simulation a été réalisé et expérimenté sur des données réelles ; l'approche proposée a ainsi pu être validée. Enfin, grâce à la séparation explicite entre les aspects modélisation et les aspects simulation, l'approche proposée peut être aussi utilisée pour l'étude d'autres systèmes.

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Velázquez, Zapata Juan Alberto. "Evaluation of hydrological ensemble prediction systems for operational forecasting." Doctoral thesis, Université Laval, 2010. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22245.

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Abstract:

La prévision hydrologique consiste à évaluer quelle sera l'évolution du débit au cours des prochains pas de temps. En utilisant les systèmes actuels de prévisions hydrologiques déterministes, il est impossible d'apprécier simplement l'incertitude associée à ce type de prévision, ce que peut nuire à la prise de décisions. La prévision hydrologique d'ensemble (PHE) cherche à étayer cette incertitude en proposant, à chaque pas de temps, une distribution de probabilité, la prévision probabiliste, en place et lieu d'une estimation unique du débit, la prévision déterministe. La PHE offre de nombreux bénéfices : elle informe l'utilisateur de l'incertitude; elle permet aux autorités qui prennent des décisions de déterminer des critères d'alerte et de mettre en place des scénarios d'urgence; elle fournit les informations nécessaires à la prise de décisions tenant compte du risque. L'objectif principal de cette thèse est l'évaluation de prévisions hydrologiques d'ensemble, en mettant l'accent sur la performance et la fiabilité de celles-ci. Deux techniques pour construire des ensembles sont explorées: a) une première reposant sur des prévisions météorologiques d'ensemble (PME) et b) une seconde exploitant simultanément un ensemble de modèles hydrologiques (multimodèle). En termes généraux, les objectifs de la thèse ont été établis afin d'évaluer : a) les incertitudes associées à la structure du modèle : une étude qui repose sur des simulations journalières issues de dix-sept modèles hydrologiques globaux, pour plus de mille bassins versants français; b) les incertitudes associées à la prévision météorologique : une étude qui exploite la PME du Service Météorologique du Canada et un modèle hydrologique opérationnel semi-distribué, pour un horizon de 3 jours sur douze bassins versants québécois; c) les incertitudes associées à la fois à la structure du modèle et à la prévision météorologique : une étude qui repose à la fois sur la PME issue du ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) et seize modèles hydrologiques globaux, pour un horizon de 9 jours sur 29 bassins versants français. Les résultats mets en évidence les avantages des systèmes probabilistes par rapport aux les déterministes. Les prévisions probabilistes sont toutefois souvent affectées par une sous dispersion de leur distribution prédictive. Elles exigent alors un post traitement avant d'être intégrées dans un processus de prise de décision. Plus intéressant encore, les résultats ont également montré le grand potentiel de combiner plusieurs sources d'incertitude, notamment celle associée à la prévision météorologique et celle associée à la structure des modèles hydrologiques. Il nous semble donc prioritaire de continuer à explorer davantage cette approche combinatoire.

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Chiorino, Giovanna. "Modélisation mathématique et étude du couplage prolifération-cycle cellulaire." Pau, 2000. http://www.theses.fr/2000PAUU3025.

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Abstract:

Le premier aspect étudié concerne la vitesse à laquelle une population donnée de cellules se désynchronise, en atteignant une distribution d'âge stationnaire. La cinétique de progression cellulaire de deux lignées de cellules cancéreuses a été étudiée et analysée mathématiquement par un modèle EDP structuré par l'âge des cellules depuis le début du cycle. La propriété de croissance exponentielle asynchrone a été observée expérimentalement et elle est vérifiée par le modèle mathématique. Le taux de désynchronisation R des deux lignées a été estimé en fonction de la durée moyenne du cycle et de son coefficient de variation. L'hypothèse générale d'une fonction de densité associée à la longueur du cycle cellulaire est suffisante pour engendrer et modeliser le processus de désynchronisation. Le couplage prolifération-cycle cellulaire a été réalisé en rajoutant la taille moléculaire d'une cellule aux variables de structure du modèle pour la population. L'évolution de cette variable pendant la première phase du cycle cellulaire et la partie restante est regulée par un modèle EDO à deux compartiments. La transition d'un compartiment au suivant dépend de la taille moléculaire initiale de la cellule et d'un seuil. La répartition de la taille moléculaire de la cellule au moment de la division n'est pas égale, ceci donnant lieu à des conditions initiales et longueurs de cycles différentes. Le modèle couple obtenu est une équation intégrale à retard qui décrit la distribution de densité, par rapport à la taille moléculaire, de cellules filles au début de leur cycle. Le modèle est associé à un semigroupe fortement continu d'opérateurs linéairs qui est quasi-compact et il satisfait la propriété de croissance exponentielle asynchrone. En particulier, il nous permet de connecter le niveau du cycle cellulaire avec le niveau de la croissance d'une population de cellules.

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Zin, Isabella. "Incertitudes et ambiguité dans la modélisation hydrologique : discussion, développements méthodologiques et application à l'hydrologie de crue en Ardèche." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0046.

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Abstract:

Du fait de leur complexité et variabilité, les systèmes naturels ne peuvent être décrits et étudiés dans leur globalité ; on a alors recours à la modélisation pour analyser et prévoir leur dynamique. Dans le domaine des hydrosystèmes, les théories actuellement disponibles ne peuvent tenir compte de tous les processus en jeu et de leurs interactions, notamment à cause de la grande hétérogénéité spatio-temporelle qui existe et de la difficulté à instrumenter l'ensemble des échelles hydrologiques. Tout ceci se traduit par de nombreuses incertitudes : sur les données qui alimentent les modèles, d'abord, sur leur structure et les valeurs des paramètres, ensuite. Cela nous questionne sur la fiabilité et la crédibilité de nos simulations. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse était de comprendre si, et de quelle manière, nous pouvons quantifier globalement et rationnellement les différentes incertitudes qui affectent une modélisation, afin de les traduire en incertitudes sur les résultats attendus. Après un diagnostic des méthodes existantes pour la prise en compte des différentes sources d'incertitude (notamment, la méthode GLUE), nous avons proposé une démarche nous permettant (i) d'identifier toutes les combinaisons de paramètres ambigue͏̈s à une combinaison de référence (i. E. Ayant toutes une probabilité d'être représentatives du système réel en étude) ; (ii) de proposer des intervalles prédictifs sur les variables de sortie du modèle ; (iii) d'évaluer le gain informatif apporté par de données supplémentaires et/ou une modification de la structure du modèle utilisé. L'application a été menée sur le bassin versant de Vogüé (Ardèche), représenté grâce à une version simplifiée du modèle pluie-débit TOPMODEL. Une analyse de sensibilité des simulations aux différentes sources d'incertitude a été effectuée, puis une comparaison entre les intervalles prédictifs proposés par notre nouvelle méthodologie d'évaluation de l'ambigui͏̈té et la méthodologie GLUE a été proposée.

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Durot, Katia. "Modelisation hydrologique distribuée du bassin versant nivo-pluvial de Sarennes : validation des données d'entrée et développement d'un module de fonte nivale sous forêt." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0119.

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Abstract:

Cette etude est consacree a la modelisation hydrologique distribuee d'un bassin versant nivo-pluvial des alpes francaises. Elle est presentee en 3 parties : dans la premiere partie, sont presentes le bassin versant de recherche experimentale de sarennes et les outils numeriques utilises pour simuler les debits. Cette modelisation est realisee par l'intermediaire du couplage d'une chaine de modelisation du manteau neigeux, elaboree par le centre d'etude de la neige (safran-crocus), avec un modele hydrologique conceptuel a base topographique (topmodel). Elle est realisee en 3 etapes qui font l'objet de la seconde partie et permettent l'etude de la sensibilite du modele hydrologique a la variabilite spatiale de la lame d'eau de fonte fournie par crocus. Une premiere modelisation de reference est faite avec une version globale de topmodel acceptant une entree moyenne uniforme. Puis la complexite du modele est progressivement developpee (topband) d'abord par une premiere spatialisation de l'entree par bandes d'altitude. Finalement, un modele totalement distribue et dynamique (topodyn) permet de tenir compte de la variabilite spatiale de l'entree avec l'altitude et l'orientation des versants. Le rapport complexite/performance est soigneusement analyse. Enfin, la troisieme partie s'interesse plus particulierement aux entrees : tout d'abord, une redistribution de la chronologie horaire de la pluie safran nous permet d'ameliorer nos simulations. Puis une validation du manteau neigeux simule par crocus est effectuee grace au suivi de la fonte nivale par photographies terrestres. Un traitement d'image adapte permet ensuite de determiner l'enneigement reel. Finalement, dans la perspective de modelisations hydrologiques sur des bassins boises, un module de fonte sous foret est propose pour completer la chaine safran-crocus existante.

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Ricard, Simon. "Évaluer l'évolution du régime hydrique à partir d'une configuration alternative de la chaîne de modélisation hydroclimatique dans un contexte de rareté des observations." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37717.

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Abstract:

Une configuration alternative de la chaîne de modélisation hydroclimatique est proposée contournant la rareté des observations météorologiques nécessaires au post-traitement statistique des simulations climatiques ainsi qu’au calage du modèle hydrologique. Cette configuration propose de calibrer les fonctions de transfert nécessaires au post-traitement statistique conjointement aux paramètres du modèle hydrologique et repose sur l’hypothèse que les variations de débits observées à l’exutoire d’un bassin versant constituent un proxy valable des forçages climatiques correspondant. Cette configuration repose également sur la notion de « fonction-objectif asynchrone », c’est-à-dire un critère d’erreur négligeant volontairement la corrélation entre deux variables. Parce qu’elles sont largement dépendantes des observations disponibles, les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique sont généralement limitées au déploiement des champs précipitations et températures. Elles sont conséquemment limitées à l’usage de formulations empiriques pour évaluer les processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant. Par la mise en place de la configuration alternative, les champs humidité de l’air, rayonnement solaire et vitesse du vent sont intégrés à une chaîne complète de modélisation hydroclimatique, permettant la construction de projections hydrologiques à partir de la formulation physique d’évapotranspiration de référence de Penman-Montheith. Les projections ainsi produites sont comparées à celles issues d’une configuration conventionnelle employant des réanalyses comme substituts aux observations. Les deux configurations sont mises en place sur le bassin versant de la rivière Du Loup, un bassin forestier de taille intermédiaire localisé dans la Vallée du Saint-Laurent, à partir des simulations issues de l’ensemble climatique CRCM5-LE et du modèle hydrologique distribué à base physique WaSiM-ETH. L’analyse des projections hydrologiques produites démontrent la capacité de la configuration alternative à produire une réponse hydrologique cohérente, généralement plus robuste que celle produite par une configuration conventionnelle. Cette dernière s’avère sensible aux biais inscrits à même les réanalyses, affectant le post-traitement des séries simulées et l’identification des paramètres calibrés. Sur la période historique, la formulation de Penman-Montheith offre une représentation plus cohérente des fluctuations d’évapotranspiration comparativement à une formulation empirique basée exclusivement sur la température de l’air. La projection de l’évapotranspiration, des teneurs en eau dans le sol ainsi que des étiages estivaux se sont avérée sensibles aux choix de la formulation d’évapotranspiration. La configuration alternative proposée répond d’abord à une incohérence structurelle inscrite dans les configurations conventionnelles de la chaîne de modélisation hydroclimatique. Elle permet également le déploiement d’une modélisation hydroclimatique à base physique cohérente pour des régions où les observations météorologiques sont rares tel que les régions montagneuses ou septentrionales, ou bien en voie de développement.

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Marciniak, Marie-Hélène. "Etude numérique à mésoéchelle du cycle diurne d'une circulation atmosphérique côtière influencée par un relief complexe (expérience LASBEK)." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30112.

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Abstract:

L'etude numerique a ete realisee avec le modele de l'universite du colorado developpe par pielke (1974). Des modifications ont ete apportees a la version originale concernant essentiellement le schema de turbulence, la prise en compte du forcage de grande echelle et les conditions aux limites laterales. Le modele dans sa version bidimensionnelle s'est montre capable de reproduire correctement des ecoulements idealises de brises de mer et de pente en comparaison avec des observations et des resultats obtenus a l'aide d'autres modeles numeriques. La version tridimensionnelle du modele forcee par des champs du modele du centre europeen de reading a ete utilisee pour etudier la circulation atmospherique dans la baie de monterey dans la zone cotiere californienne pour laquelle on dispose d'observations recueillies pendant la campagne lasbex. Ces observations ont mis en evidence la presence de circulations du type brise de terre brise de mer dont on modelise une sequence. Le modele est utilise pour analyser les processus complexes qui conditionnent ces circulations. Pour cela des etudes academiques sont menees afin de comprendre le role joue par le relief, le forcage de grande echelle et la forme de la ligne de cote sur les circulations aux caracteristiques tres differentes qui regissent la baie et les grandes portions de la cote quasi-rectilignes de la californie

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Ly, Mouhamed. "Représentation du cycle de l'eau en Afrique de l'Ouest par le modèle LMDZ pendant la campagne AMMA." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066475.

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Abstract:

Le programme AMMA a déployé un grand nombre de moyens d'observation sur la région Ouest-Africaine pendant plusieurs années, avec une focalisation sur l'été 2006 durant lequel s'est déroulé plusieurs SOP (Special Observing Period). Le modèle de circulation générale du LMD, LMDZ, est ici utilisé dans une version en mode guidé par les réanalyses des centres de prévisions météorologiques. A partir des calculs de FAR, de POD et de corrélations, et en utilisant l'approche modèle vers satellite, nous avons évalué les différentes composantes du cycle de l'eau atmosphérique en Afrique de l'Ouest. Différents tests de sensibilité à la configuration du guidage et à la configuration de la physique du modèle LMDZ ont permis de choisir, la version du modèle LMDZ qui permettra de suivre au jour le jour les prévisions de l'été 2006. Ainsi, les résultats montrent que le modèle LMDZ simule assez bien les différentes caractéristiques moyennes de la mousson Ouest Africaine avec une tendance à la surestimation de l'humidié de la troposphère libre. La variabilité synoptique du cycle de l'eau dans les régions sahéliennes reste mal reproduite. Nous nous sommes aussi intéressés au comportement de la mousson sur la station de Dakar qui subit de fortes influences de la grande échelle océanique et la station de Niamey, très continentale où la paramétrisation convective joue un rôle important sur la variabilité dans cette région. L'étude d'un cas d'intrusion d'air sec extratropicale lors de la SOP3 AMMA sur la période du 22 Septembre 2006 au 24 Septembre 2006, sur la station de Dakar, montre comment cette masse d'air sec peut expliquer une inhibition de la convection dans cette région.

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Boucher, Marie-Amélie. "Modélisation hydrologique probabiliste par réseaux de neurones : calibration de la distribution prédictive." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/24021/24021.pdf.

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Seiller, Gregory. "Évaluation de la sensibilité des projections hydrologiques au choix des outils hydro-météorologiques globaux conceptuels - Approche multimodèle." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30064/30064.pdf.

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Abstract:

La modélisation des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques d’un territoire est une préoccupation grandissante pour la communauté scientifique œuvrant dans les domaines des ressources en eau. Cette tâche est complexe car elle recèle de nombreuses incertitudes se cumulant lors du processus de modélisation, de la définition des scénarios de gaz à effet de serre jusqu’à la réalisation des projections hydrologiques. L’ensemble des outils de modélisation employés influence alors potentiellement notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques. Dans ce contexte, l’incertitude de modélisation associée à 20 modèles hydrologiques globaux conceptuels, 24 formules d’évapotranspiration potentielle et 7 modules de neige a été évaluée sur deux bassins versants : au Saumon (Province de Québec, Canada) et Schlehdorf (État de la Bavière, Allemagne). Les travaux menés cherchent à apprécier dans un premier temps la capacité de transposabilité des modèles hydrologiques ainsi que matérialiser l’intérêt d’une approche multimodèle dans ce contexte de changements climatiques. Par la suite, la démarche évalue la contribution des différents outils à l’incertitude cumulée, puis cherche à comprendre l’origine de leur sensibilité. Cette analyse s’appuie sur l’usage de critères de performance, de représentations graphiques des écoulements, d’outils statistiques et d’indicateurs hydrologiques du changement. Les incertitudes liées aux membres climatiques sont également évaluées pour le bassin versant québécois et permettent une comparaison avec les outils principalement étudiés. Les résultats révèlent que notre capacité à produire un diagnostic de l’incidence du changement climatique sur le régime hydrique des deux bassins versants est distinctement affectée par le choix des outils hydro-météorologiques globaux conceptuels. Chacun de ceux-ci ajoute à l’incertitude avec cependant une plus grande prédominance liée au choix des formules d’évapotranspiration potentielle et des modèles hydrologiques, les modules de neige étant eux plus transparents. Néanmoins, l’analyse comparative indique que le choix du membre climatique apporte encore plus à l’incertitude cumulée que les outils spécifiquement évalués. Ces travaux permettent d’apporter une réponse détaillée sur notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques de deux bassins, ainsi que de proposer une démarche méthodologique originale pouvant être directement appliquée ou adaptée à d’autres contextes hydro-climatiques. Modeling climate change impacts on water resources remains one of the major challenges for the scientific community. This task is complex and contains numerous cumulated uncertainties all along the modeling process, from the greenhouse gas scenarios definition to the hydrological projections. All the modeling tools can thus potentially affect our ability to render a diagnosis of the impacts of climate changes on water resources. In this context, modeling uncertainty related to 20 lumped conceptual hydrological models, 24 potential evapotranspiration formulations, and 7 snow modules was evaluated on two catchments: au Saumon (Province of Quebec, Canada) and Schlehdorf (State of Bavaria, Germany). This work first assessed the transposability in time of the hydrological models and examined the interest of the multimodel approach in a climate change context. Then, contribution of the different tools to cumulated uncertainty is evaluated, followed by an investigation of individual sensitivity origins. This analysis was based on performance criteria, discharge graphical displays, statistics tools, and hydrological indicators of changes in water resources. More, uncertainties related to climatic members are also appraised on the Quebec catchment to allow a direct comparison with the principal studied tools. Results demonstrated that our capacity to render a diagnosis of the impacts of climate change on water resources on the two studied catchments was highly connected to the choice of the hydro-meteorological lumped modeling tools. Each one contributed to the total uncertainty; however, with a larger prevalence for the potential evapotranspiration formulations and hydrological models, snow modules being more neutral. Nevertheless, comparative analysis showed that the selection of a climatic member was affecting the total uncertainty the most. This research proposed a detailed analysis on our capacity to realise a diagnosis of the impacts of climate change on water resources for two studied catchments and provided a specific and original methodology directly applicable and adjustable to other hydro-climatic contexts.

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Kartiwa, Budi. "Modélisation du fonctionnement hydrologique des bassins versants : application sur des bassins versants de Java et Sumatra (Indonésie)." Angers, 2004. http://www.theses.fr/2004ANGE0008.

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Abstract:

Dans l'objectif général d'améliorer la modélisation du fonctionnement hydrologique des bassins versants, on vise à mettre au point un modèle général et régionalisable de détermination de la fonction de production en vue de la coupler à une fonction de transfert déterministe. L'étude est réalisée sur cinq bassins versants de petite taille (moins de 40 ha) situés dans des zones agroécologiques différentes et représentatives de la diversité des conditions paysagères de l'Indonésie. La modification de la version originale du modèle H2U nous permet de modéliser la fonction de transfert des versants. Le couplage entre la fonction de densité de probabilité (fdp) théorique des versants et la fdp théorique du réseau hydrographique par un produit de convolution, donne la fdp théorique de bassin versant quasi identique à la fdp expérimentale pour les cinq bassins versants étudiés. On montre que la modélisation de la fonction de production selon la loi de Horton, en utilisant les paramètres fo, fc et k mesurés sur le terrain, ne peut être appliquée que dans le cas des bassins versants imperméables, et les hydrogrammes obtenus à partir du couplage entre la fonction de transfert théorique et la pluie nette déterminée selon cette procédure sont de qualité médiocre. Le modèle cuvette est développé à partir de l'hypothèse que le débit sortant de la cuvette suit une loi de réservoir linéaire. Dans ce modèle, l'infiltration ne se produit que dans la cuvette et la pluie nette est calculée à partir du débit de déversement de celle-ci. Il parvient à simuler les lames ruisselées dans l'immense majorité des cas, quelle que soit la perméabilité des bassins versants. En couplage avec la fonction de transfert H2U, ce modèle permet une bonne simulation de l'hydrogramme pour un épisode sur quatre et même près d'un épisode sur deux dans le cas du bassin versant le plus imperméable. L'avantage du modèle cuvette réside surtout dans le fait qu'il n'utilise aucun calage, ce qui permet de l'appliquer à un bassin versant non jaugé The ultimate target is to improve the modeling of the hydrological functioning of the catchment. We aim to develop a general model of determination of the production function in order to couple it to a deterministic transfer function. The research is carried out on five micro catchments (less than 40 ha) located in different agroecological zones which are representative of diversity of the landscape conditions in Indonesia. The modification of the original version of the model H2U will allow the modeling the transfer function on the hillslope. The coupling between the theoretical probability density function (pdf) of the hillslope and the theoretical pdf of the drainage network through a convolution product, gives a theoretical pdf of the catchment nearly identical to the experimental pdf for the five microcatchments studied. It is shown that the modeling of the production function according to the Horton's law by using the parameters fo, fc and k measured on the field, can be applied only in the case of the impervious microcatchments, and the hydrographs obtained from the coupling between the theoretical transfer function and the resulting excess rainfall according to this procedure are not satisfactory. The micro-depression model is developed from the hypothesis that the outgoing discharge of the micro-depression follows linear reservoir law. In this model, infiltration is assumed to occur only in the micro-depression, and the excess rainfall is calculated starting from the discharge which flows from the micro-depression. It succeeds to simulate the excess rainfall in most cases, whatever the permeability of the catchment. By coupling it to the transfer function H2U, this model allows a good simulation of hydrograph for one episode out of four and even almost one out of two in the case of the most impervious catchment. The major advantage of the micro-depression model is that it does not require any calibration, which allows its application on any ungauged catchment

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Glade, Mathieu. "Modélisation des coûts de cycle de vie : prévision des coûts de maintenance et de la fiabilité : Application à l'aéronautique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/mglade.pdf.

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Abstract:

Dans sa définition officielle, le terme "sûreté de fonctionnement" couvre les quatre notions que sont la fiabilité, la sécurité, la maintenabilité et la disponibilité. Aujourd'hui cependant, on tend vers une acceptation élargie de cette définition en étendant le sens de sûreté de fonctionnement à une notion plus générale de maîtrise du risque, que celui-ci soit économique, sécuritaire ou opérationnel. Dans le domaine initial des défaillances techniques, on s'intéresse de ce fait au pilotage des coûts d'exploitation. Ainsi redéfinie, la sûreté devient un enjeu majeur dans la compétitivité et conduit les constructeurs à développer des approches qui permettent sa maîtrise par une prise en compte de ce paramètre dès les phases d'avant-projet. Aussi ce travail consiste-t-il d'une part à proposer des solutions de modélisation des coûts de maintenance, et d'autre part à établir des méthodes d'analyse pour estimer la fiabilité à venir d'une produit lors du design In its official definition, the term of functioning security represents four notions which are reliability, security, maintainability and availability. However, today this definition of functioning security involves a more general notion of economy, security or operational risk master. So in the initial domain of the technical failure, we will be interested in the piloting of the exploitation costs. This notion, have became the major stake of competitiveness, lead the manufacturers to develop approaches allowing a mastery of these parameters by their consideration from the pre-project phases. So this work consists first in proposing a model of maintenance costs and also in establishing analysis methods witch allows estimating product reliability. We will see how a design to maintenance cost perfectly corresponds with this new definition of the functioning security

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Le, Forner Sylvie. "Modélisation hydrologique des échanges surface-souterrain avec réseau de fossés en milieu agricole méditérranéen." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20098.

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PERRIN, JEAN-LOUIS. "Modelisation mathematique du fonctionnement hydrologique des bassins versants de la fecht et de la weiss (haut-rhin)." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1991. http://www.theses.fr/1991STR13167.

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Abstract:

La modelisation du fonctionnement hydrologique d'un bassin versant a, dans le contexte actuel, trop souvent tendance a s'enfermer dans la seule modelisation des debits de l'exutoire d'un bassin versant. Cette tendance est, en general, liee au fait que seules ces donnees sont disponibles sur les secteurs etudies. La validation d'un modele ne s'effectue donc dans ce contexte qu'a partir des hydrogrammes. Nous avons essaye, dans le cadre de ce travail, d'aller plus loin dans la parametrisation et la validation des modeles testes. Ainsi, l'integralite des donnees disponibles sur les bassins versants etudies a ete utilisee, soit pour l'amelioration de la modelisation et de la prise en compte de certains processus, soit pour la parametrisation des modeles, soit pour la validation a plusieurs echelles spatiale des resultats, concernant aussi bien les debits que le stock d'eau disponible dans les sols et le manteau neigeux. Pour tenir compte de la double interaction terrain-modele, modele-terrain, et mener a bien nos objectifs, il nous a fallu choisir d'une part des bassins et d'autre part des modeles. En ce qui concerne les bassins, notre choix s'est porte sur le bassin versant de la fecht en amont de walbach (211 km#2), sur celui de la weiss en amont de freland (117 km#2), son principal affluent, ainsi que sur celui du russeau de soultzeren (12,5 km#2). En ce qui concerne le modele, notre choix s'est porte d'une part sur un modele conceptuel distribue: le modele couple, teste sur les bassins de la fecht et de la weiss et d'autre part, sur le modele topmodel, nous permettant de tenir compte de l'importance de la dynamique des surfaces saturees en eau sur le fonctionnement hydrologique d'un bassin versant de quelques kilometres carres. Notre travail s'organise en quatre parties: dans une premiere partie, nous presenterons le cadre physique des bassins etudies, les differents aspects du cycle de l'eau et les equipements disponibles sur le terrain. Dans une deuxieme partie, nous presenterons le modele couple et nous effectuerons une discretisation des bassins en fonction de criteres naturalistes ainsi qu'une parametrisation a base physique du modele. Apres une phase de calibration, nous presenterons les principaux resultats de la validation et de la transposition du modeles sur les bassins versants etudies. Dans une troisieme partie, nous presenterons la modelisation mathematique du fonctionnement hydrologique du bassin versant du ruisseau de soultzeren a partir de topmodel comprenant: une typologie et une etude du fonctionnement des surfaces saturees sur le bassins etudie, une presentation generale du modele, la discretisation du bassin et la parametrisation du modele et finalement les simulations et les resultats

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Lontsi, Frédéric. "Modélisation dynamique des moteurs thermiques alternatifs à apport de chaleur externe à cycle de Joule : (Moteurs Ericsson)." Pau, 2010. http://www.theses.fr/2010PAUU3014.

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Abstract:

Comme le moteur Stirling, le moteur Ericsson est un moteur thermique volumétrique alternatif à apport de chaleur externe. Il se distingue du moteur Stirling par le fait qu'il fonctionne selon un cycle thermodynamique de Joule. Le moteur Ericsson, dont deux configurations sont considérées dans cette étude, est particulièrement intéressant pour la conversion d'énergie solaire de petite puissance et la microcogénération à partir de combustibles fossiles ou de la biomasse. Le modèle dynamique de cette machine, objet de ce travail, est développé en vue d'en vérifier la stabilité de fonctionnement et de maîtriser son comportement dans les phases transitoires. Les modèles sont implémentés dans une plate-forme Matlab/Simulink. Le réglage optimal des soupapes du cylindre de détente ainsi que les paramètres caractéristiques du moteur sont déterminés. Ces résultats permettent d'anticiper les éventuelles difficultés liées aux transitoires et aux variations de charge, et concourent au développement des stratégies pour les éviter tout en permettant une bonne conduite des installations intégrant ces moteurs. Le moteur modélisé fonctionne en cycle ouvert. Deux configurations ont été modélisées, la première sans échangeur récupérateur, la seconde avec récupérateur. Dans les deux cas, les simulations montrent que le système réagit bien aux perturbations et que le fonctionnement du moteur simulé se stabilise après des phases transitoires de durées et d’impacts variables, selon le type de perturbation provoquée As the Stirling engine, the Ericsson engine is a reciprocating engine run by the help of external heat. But the Ericsson engine operates according to the Joule’s thermodynamic cycles. This engine, for which two configurations are considered in this study, is particularly suitable for the conversion of low power solar energy and micro-CHP from fossil fuels biomass. The dynamic model of this engine that forms the subject of this work is developed in order to explain its transient behaviour. The models are implemented in a Matlab / Simulink platform. The optimal adjustments of the expander valves as well as the characteristic parameters of the engine are determined. These results allow anticipating the possible difficulties connected to the transients and to the variations of load, and contribute to the development of strategies to avoid them, while enabling the correct driving of the installations that use these engines. The modelled engine operates according to an open cycle. Two configurations have been modelled, the first one without, and the second one with a recuperator heat exchanger. In both cases, the simulation results indicate that the system reacts well to disturbances and that the operation of the simulated engine stabilizes after transients phases of variable impacts and durations, according to the type of provoked disturbance

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Le, Mezo Priscilla. "Variabilité des écosystèmes marins de l'échelle inter-annuelle au dernier cycle glaciaire-interglaciaire." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV003.

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Abstract:

La variabilité du système climatique influence la productivité et la distribution des espèces marines sur toutes les échelles de temps, de la variabilité saisonnière et inter-annuelle aux cycles glaciaires-interglaciaires. Mais ces liens entre climat et écosystèmes marins sont encore largement méconnus, de telle sorte que les prévisions des changements à venir sont difficiles. De plus, parce que les indicateurs paléoclimatiques issus des archives marines sont souvent liés au fonctionnement de l’écosystème, cette méconnaissance limite la fiabilité de la reconstruction de la variabilité climatique passée.Ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de ces liens entre climat et écosystèmes marins : nous nous sommes intéressés aux changements de productivité marine au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, et nous nous sommes aussi penchés sur la réponse de l’écosystème, incluant l'ensemble des niveaux de la chaine trophique, à la variabilité inter-annuelle à décennale en climat pré-industriel. Ce travail est basé sur l’utilisation d’un modèle climatique (IPSL-CM), d’un modèle de biogéochimie marine (PISCES) et d’un modèle de niveaux trophiques supérieurs (APECOSM).Dans un premier temps, nous montrons que le lien entre l’intensité de la mousson indienne et la productivité primaire marine, en été boréal dans la mer d’Arabie, n’est pas direct. En effet, il apparait indispensable pour comprendre les changements de productivité de considérer, en plus de l'intensité de la mousson, la structure de la mousson. En particulier, la position du Jet de Findlater par rapport à la côte de la péninsule arabique est un paramètre important puisqu'elle conditionne la dynamique d'Ekman dans la région.Dans un second temps, nous avons étudié les variations de la productivité marine au large de l'embouchure du fleuve Congo et leurs liens avec le fleuve et les changements de dynamique atmosphérique africaine. Ce travail a mis en évidence que la relation entre l'intensité de la mousson et l'intensité des alizés, souvent utilisée dans les reconstructions climatiques, n'est pas toujours vérifiée. Selon le climat étudié, l'importance des effets thermiques ou dynamiques sur les changements de précipitations et de vents simulés est différente.Dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de la variabilité inter-annuelle sur les changements de productivité passés et sur le signal climatique potentiellement enregistré par des indicateurs climatiques biologiques.Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur la réponse des organismes marins des haut-niveaux trophiques à la variabilité climatique à différentes fréquences. Ce travail a révélé que les organismes marins répondent de façons différentes aux variations environnementales en fonction de leur taille et de leur habitat Climate variability influences marine primary productivity and marine species distribution over all timescales, from seasonal to interannual variability and glacial-interglacial cycles. The links between climate and marine ecosystems are still sparsely known so that the predictions of futur changes are difficult. Moreover, because paleoclimate recorders extracted from marine archives are often linked to the functionning of the ecosystem, this lack of knowledge limits our ability to reconstruct past climate variability.This thesis work aims at improving our knowledge of these links between climate and marine ecosystems : we have looked into marine productivity changes during the last glacial-interglacial cycle, but we also examined the "end-to-end" ecosystem response to inter-annual to decadal variability in a pre-industrial climate. This work uses a climate model (IPSL-CM), a bio-geochemical model (PISCES) and a model of high trophic levels (APECOSM).First, we show that the link between Indian summer monsoon intensity and marine primary productivity in the Arabian Sea is indirect. Indeed, it appears necessary to consider the monsoon pattern, such as the Findlater Jet position, which drives the Ekman dynamics in the region, as well as its intensity to understand the productivity changes.Second, we study the marine productivity changes off the Congo river mouth and their links with the river runoff and the African atmospheric dynamics. This work shows that the relationship between monsoon intensity and trade winds intensity, often used to reconstruct past changes, is not always verified. Depending on the climate, thermal or dynamical effects are more or less prominent drivers of the simulated changes in precipitation and winds. Productivity off the Congo river mouth, which is mainly located in the subsurface, seems more affected by the ocean and atmosphere dynamics than by the river supply in nutrients.Third, we study the inter-annual variability effects over past productivity changes and over the climatic signal potentially recorded in the biological climate proxies.Finally, the last part of the thesis focuses on high trophic levels marine organisms response to climate variability at different frequencies. This study shows that marine organisms response to environmental changes varies with the organism' size and habitat

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Pottier, Alizée. "Cycle de l'eau martien : nuages et vapeur, observables et modèles, vers la haute résolution." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066539/document.

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Abstract:

Le modèle de climat global martien (GCM) du Laboratoire de Météorologie Dynamique est appliqué à l'étude du cycle de l'eau de la planète rouge. Les observations disponibles sont comparées aux simulations pour comprendre les phénomènes physiques influençant le cycle, en se focalisant sur les nuages et la vapeur d'eau. De nouvelles inversions de données de vapeur d'eau sont présentées, pour compléter notre connaissance du cycle et de sa variabilité interannuelle. De telles intercomparaisons ont des limites qu'il faut mettre en évidence pour mieux les surmonter. Les observations contraignent l'épaisseur et l'étendue des nuages ainsi que leur chronologie saisonnière. Pour améliorer la représentation du cycle de l'eau, la piste de la simulation à haute résolution est explorée, avec des simulations de un degré en résolution horizontale. Des phénomènes nouveaux émergent, comme des tempêtes en spirale. Des changements visibles affectent le cycle de l'eau, avec des transitions ondulatoires, des instabilités renforcées, une modification du dépôt de givre et une meilleure représentation du cycle de condensation et sublimation. La circulation est intensifiée, tout comme la variabilité du cycle, et l'on découvre une atmosphère plus humide, nuageuse et changeante. Suite aux découvertes de la haute résolution, on cherche à mieux représenter la couverture nuageuse dans le modèle à résolution standard. La nouvelle paramétrisation de la couverture nuageuse partielle sous maille est décrite et ses conséquences sur le cycle de l'eau analysées. Elle est prometteuse pour améliorer le réalisme du modèle mais semble déstabiliser le cycle The global climate model (GCM) of the Laboratoire de Météorologie Dynamique is used to study the Martian water cycle. Available observations are compared to simulations to unravel the physical phenomena affecting the cycle, with a focus on clouds and water vapor. New inversions of water vapor observations are described and analyzed, to further our understanding of the cycle and of its interannual variability. Such comparisons are limited by bias that have to be studied. Observations constrain the timing, thickness and cover of the clouds. To improve the water cycle simulation and understanding, new high-resolution simulations with an horizontal resolution of one degree are shown. New phenomena appear, like spiral storms. The water cycle undergoes visible changes, with wave transitions, strengthened instabilities, shifts in frost deposition and a better simulation of the condensation and sublimation seasonal processes. The circulation is strengthened, as is variability. The atmosphere is wetter, more cloudy and more variable. Following the details discovered in the high-resolution simulations, we try to improve the representation of cloud cover in the standard resolution simulations. The subsequent new subgrid-scale parametrization of partial cloudiness is described, and its consequences on the water cycle are analyzed. Results are promising as the model agrees more with observations in some ways, but the parametrization causes further instability

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Morais, Anne. "Potentiel hydrométéorologique du schéma de surface canadien CLASS." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29013/29013.pdf.

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Abstract:

Le schéma de surface canadien (version 3.5) a été testé sous un sol agricole avec des observations provenant d’une station météorologique située dans un champ de pommes de terre. Les observations couvrent une saison complète en 2007, et la période de tubérisation du plant pour l’année 2010. Les performances du modèle sur les composantes des bilans énergétique et hydrique ont pu être évaluées. Sur les deux saisons à l’étude, le modèle a surestimé les flux latents et produit un flux de chaleur dans le sol de trop grande amplitude, comparativement à celui observé. L’évapotranspiration et le drainage produits par CLASS ont par la suite été comparés à ceux simulés par le modèle d’écoulement vertical BV3C, un sous-modèle du modèle hydrologique HYDROTEL. BV3C a semblé produire une évapotranspiration surestimée dont la dynamique ne suit pas celle observée. Finalement, une simulation dont les intrants météo ont été remplacés par le produit régional du modèle global multi-échelle, pour la même localisation, a été testée. Les composantes des bilans énergétique et hydrique simulés par CLASS et ISBA, un autre schéma de surface utilisé au Canada, ont pu être comparés. Lors de ce test, ISBA a montré un plus grand ruissellement que CLASS, ainsi que de faibles quantités d’eau drainée, en désaccord avec les observations disponibles. The performance of the Canadian Land Surface Scheme (CLASS) was assessed using meteorological observations from stations located in a potato field during a whole season in 2007, and from tuber initiation to tuber bulking in 2010. The scheme’s performance has been evaluated for both the energetic and hydric balance. Over the two seasons, CLASS overestimated the latent flux and generated a ground heat flux of higher amplitude compared to the observed one. The evapotranspiration and the drainage generated by CLASS were then compared to those of BV3C, a submodel of the hydrological model HYDROTEL. BVC3 seemed to have produced an overestimated evapotranspiration, which the dynamics did not match with those of the observed one. Finally, both CLASS and ISBA, an other land surface scheme in use in Canada, were run with data derived from the regional product of the global environmental multiscale model, for the same location. During this test, ISBA showed a higher flow than CLASS. ISBA also showed little quantity of drained water in disagreement with the available observations.

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Soares, Angela Maria. "La température de surface des couverts végétaux en liaison avec le microclimat et l'état hydrique du sol." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20014.

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Abstract:

Etude de l'influence des variables climatiques et des conditions hydriques du sol sur la temperature de surface de couverts vegetaux sur des parcelles cultivees avec du dactyle, du trefle et leur association. Le modele de simulation est fonde d'une part sur l'egalite entre les flux d'extraction d'eau du sol par les racines et les flux d'evapotranspiration reelle, et d'autre part sur l'equation du bilan d'energie

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Flandrin-Le, Maire Gwénaëlle. "Les facteurs financiers dans le cycle économique : l'importance des effets de patrimoine pour les ménages et pour les entreprises." Paris 1, 2004. http://www.theses.fr/2004PA010012.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet d'approfondir la compréhension du rôle des facteurs financiers dans le cycle économique en France. Il s'agit en particulier d'étudier l'importance des effets de patrimoine pour les ménages et de tester l'existence d'un canal du crédit pour l'investissement en stocks. Le chapitre 1 propose, au préalable, une revue de la littérature sur les stocks. Il fait état des principales conclusions fournies par la théorie et les études empiriques au sujet des déterminants des fluctuations macroéconomiques des stocks. Le chapitre 2 de la thèse est consacré à l'estimation d'une équation de stocks sur données agrégées françaises, l'objectif étant d'analyser le rôle joué par les contraintes de financement dans les décisions d'investissement en stocks. Dans les deux chapitres suivants, sont développés des Modèles d'équilibre général intertemporel stochastique intégrant des stocks, avec dimension financière. A chaque fois, le modèle est étalonné sur l'économie française. Le chapitre 3 de la thèse explore le rôle joué par des chocs monétaires dans les fluctuations de l'économie française. Il s'agit en particulier d'analyser la capacité du modèle à reproduire le cycle de stocks. Le chapitre 4 propose un modèle intégrant un mécanisme d'accélérateur financier sur l'investissement en stocks. Ce modèle permet de reproduire un certain nombre de faits stylisés lorsqu'il est soumis à la fois à des impulsions technologique et monétaire, et d'évaluer l'effet amplificateur des facteurs financiers sur le comportement de stockage et sur le produit. Le dernier chapitre de la thèse est consacré à l'analyse du rôle du patrimoine des ménages dans leur comportement de consommation.

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Grundmann, Geneviève. "Dénitrification en sol de culture : définition des conditions imposées par les facteurs de l'environnement en vue de sa modélisation." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10037.

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Abstract:

Dans le cadre de l'evaluation des pertes d'azote en sol de culture, la denitrification maillon du cycle a l'interface sol-atmosphere, a fait l'objet de mesures directes par la methode de blocage de la n::(2)o reductase par l'acetylene. L'etude a ete menee au laboratoire et sur le terrain et les donnees essentielles concernant les interactions entre les facteurs, les conditions limites et optimales ont ete definies, permettant d'envisager une approche plus mecanistique de la simulation du flux gazeux sur le terrain. Les mesures ont ete systematiquement interpretees en fonction de la temperature et de l'humidite du sol, des teneurs en carbone et nitrate

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Guillaumot, Luca. "Comment modéliser les systèmes aquifères au sein du cycle hydrologique ? : une approche « multi-observables » à différentes échelles." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1B069/document.

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Abstract:

Les systèmes aquifères constituent la partie souterraine du cycle hydrologique. Ils transfèrent les pluies infiltrées à travers les sols sur des distances variables. Après un temps caractéristique de l’ordre du mois au millier d’années, les eaux souterraines regagnent la surface en alimentant les rivières et en satisfaisant en partie l’évapotranspiration. Les aquifères sont ainsi une ressource en eau majeure pour l’Homme et les écosystèmes. La prédiction de leur réponse aux pressions anthropiques et climatiques se heurte à deux difficultés (1) la faible densité d’informations directes sur les milieux géologiques et leur grande hétérogénéité (2) la complexité des échanges entre la surface et la profondeur. L’enjeu est donc de développer des modèles représentant au mieux les processus aux différentes échelles spatiotemporelles. Pour aborder cette question, nous étudions le contenu informatif de différents types d’observables (piézométrie, débit de rivière, déformation de surface...) afin de déterminer comment ils peuvent améliorer la paramétrisation des modèles. Notre travail s’appuie sur la modélisation hydrologique du site de Ploemeur (échelle locale) et du bassin du Rhin (échelle continentale). Dans les deux cas, des modèles simples sont développés en utilisant des solutions analytiques et numériques. Le modèle ModFlow a également été couplé à un modèle hydrologique. À petite échelle, les résultats illustrent l’intérêt de différents types de données transitoires pour contraindre les processus. À grande échelle, le modèle développé ainsi que les observables permettent d’affiner le rôle des systèmes aquifères dans la disponibilité de l’eau en surface. Les deux approches illustrent un contrôle des flux à différentes échelles par la topographie, la géologie et l’hétérogénéité Groundwater systems (GW) constitute an important part of the hydrological cycle. GW transfer water infiltrated through soils on variable distances. After a characteristic time ranging from the month to thousand of years, GW reach the surface supporting rivers and evapotranspiration. Thus, they are a major resource for human and ecosystems. PredictingGWresponse to human and climate pressures is limited by (1) the scarcity of direct information on the highly heterogeneous geological media (2) the complexity of surface-depth exchanges. So, it seems necessary to develop models representing at best the processes at different spatiotemporal scales. To address this issue, we study the informative content of different observation types (piezometry, streamflow, surface deformation. . . ) to assess how they can improve models parametrization. Our work is based on GW modeling of the Ploemeur site (local scale) and of the Rhine basin (continental scale). For both approaches, simple models are developed, using analytical or numerical solutions. Also, the ModFlow model was coupled to an hydrological model. At small scale, results show the interest of temporal and multidisciplinary data to better constrain processes. At large scale, the developed model, as well as observations, allows to precise the role ofGWfor water availability on surface. Both approaches highlight a flows control at different scales by topography, geology and heterogeneity

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Santolaria, Otín María. "Le rôle de la couverture de neige de l'Arctique dans le cycle hydrologique de hautes latitudes révélé par les simulations des modèles climatiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU027/document.

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Abstract:

La neige est une composante essentielle du système climatique arctique. Au nord de l'Eurasie et de l'Amérique du Nord, la couverture neigeuse est présente de 7 à 10 mois par an et son extension saisonnière maximale représente plus de 40% de la surface terrestre de l'hémisphère nord. La neige affecte une variété de processus climatiques et de rétroactions aux hautes latitudes. Sa forte réflectivité et sa faible conductivité thermique ont un effet de refroidissement et modulent la rétroaction neige-albédo. Sa contribution au bilan radiatif de la Terre est comparable à celle de la banquise. De plus, en empêchant d'importantes pertes d'énergie du sol sous-jacent, la neige limite la progression de la glace et le développement du pergélisol saisonnier. Réserve d'eau naturelle, la neige joue un rôle essentiel dans le cycle hydrologique aux hautes latitudes, notamment en ce qui concerne l'évaporation et le ruissellement. La neige est l'une des composantes du système climatique présentant la plus forte variabilité. Le réchauffement de l'Arctique étant deux fois plus rapide que celui du reste du globe, la variabilité présente et future des caractéristiques de la neige est cruciale pour une meilleure compréhension des processus et des changements climatiques.Cependant, notre capacité à observer l'Arctique terrestre étant limitée, les modèles climatiques jouent un rôle clé dans notre aptitude à comprendre les processus liés à la neige. À cet égard, la représentation des rétroactions associées à la neige dans les modèles climatiques, en particulier pendant les saisons intermédiaires (lorsque la couverture neigeuse de l'Arctique présente la plus forte variabilité), est primordiale.Notre étude porte principalement sur la représentation de la neige terrestre arctique dans les modèles de circulation générale issus du projet CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project) au cours du printemps (mars-avril) et de l’automne (octobre-novembre) de 1979 à 2005. Les caractéristiques de la neige des modèles de circulation générale ont été validées par rapport aux mesures de neige in situ, ainsi qu’à des produits satellitaires et à des réanalyses.Nous avons constaté que les caractéristiques de la neige dans les modèles ont un biais plus marqué au printemps qu'en automne. Le cycle annuel de la couverture neigeuse est bien reproduit par les modèles. Cependant, les cycles annuels d'équivalent en eau de la neige et de sa profondeur sont largement surestimés par les modèles, notamment en Amérique du Nord. Il y a un meilleur accord entre les modèles et les observations dans la position de la marge de neige au printemps plutôt qu'en automne. Les amplitudes de variabilité interannuelle pour toutes les variables de la neige sont nettement sous-estimées par la plupart des modèles CMIP5. Pour les deux saisons, les tendances des variables de la neige dans les modèles sont principalement négatives, mais plus faibles et moins significatives que celles observées. Les distributions spatiales des tendances de la couverture neigeuse sont relativement bien reproduites par les modèles, toutefois, la distribution spatiale des tendances en équivalent-eau et en profondeur de la neige présente de fortes hétérogénéités régionales.Enfin, nous concluons que les modèles CMIP5 fournissent des informations précieuses sur les caractéristiques de la neige en Arctique terrestre, mais qu’ils présentent encore des limites. Il y a un manque d’accord entre l’ensemble des modèles sur la distribution spatiale de la neige par rapport aux observations et aux réanalyses. Ces écarts sont particulièrement marqués dans les régions où la variabilité de la neige est la plus forte. Notre objectif dans cette étude était d'identifier les circonstances dans lesquelles ces modèles reproduisent ou non les caractéristiques observées de la neige en Arctique. Nous attirons l’attention de la communauté scientifique sur la nécessité de prendre compte nos résultats pour les futures études climatiques Snow is a critical component of the Arctic climate system. Over Northern Eurasia and North America the duration of snow cover is 7 to 10 months per year and a maximum snow extension is over 40% of the Northern Hemisphere land each year. Snow affects a variety of high latitude climate processes and feedbacks. High reflectivity of snow and low thermal conductivity have a cooling effect and modulates the snow-albedo feedback. A contribution from terrestrial snow to the Earth’s radiation budget at the top of the atmosphere is close to that from the sea ice. Snow also prevents large energy losses from the underlying soil and notably the ice growth and the development of seasonal permafrost. Being a natural water storage, snow plays a critical role in high latitude hydrological cycle, including evaporation and run-off. Snow is also one of the most variable components of climate system. With the Arctic warming twice as fast as the globe, the present and future variability of snow characteristics are crucially important for better understanding of the processes and changes undergoing with climate. However, our capacity to observe the terrestrial Arctic is limited compared to the mid-latitudes and climate models play very important role in our ability to understand the snow-related processes especially in the context of a warming cryosphere. In this respect representation of snow-associated feedbacks in climate models, especially during the shoulder seasons (when Arctic snow cover exhibits the strongest variability) is of a special interest.The focus of this study is on the representation of the Arctic terrestrial snow in global circulation models from Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) ensemble during the melting (March-April) and the onset (October-November) season for the period from 1979 to 2005. Snow characteristics from the general circulation models have been validated against in situ snow measurements, different satellite-based products and reanalyses.We found that snow characteristics in models have stronger bias in spring than in autumn. The annual cycle of snow cover is well captured by models in comparison with observations, however, the annual cycles of snow water equivalent and snow depth are largely overestimated by models, especially in North America. There is better agreement between models and observations in the snow margin position in spring rather than in autumn. Magnitudes of interannual variability for all snow characteristics are significantly underestimated in most CMIP5 models compared to observations. For both seasons, trends of snow characteristics in models are primarily negative but weaker and less significant than those from observations. The patterns of snow cover trends are relatively well reproduced in models, however, the spatial distribution of trends for snow water equivalent and snow depth display strong regional heterogeneities.Finally, we have concluded CMIP5 general circulation models provides valuable information about the snow characteristics in the terrestrial Arctic, however, they have still limitations. There is a lack of agreement among the ensemble of models in the spatial distribution of snow compared to the observations and reanalysis. And these discrepancies are accentuated in regions where variability of snow is higher in areas with complex terrain such as Canada and Alaska and during the melting and the onset season. Our goal in this study was to identify where and when these models are or are not reproducing the real snow characteristics in the Arctic, thus we hope that our results should be considered when using these snow-related variables from CMIP5 historical output in future climate studies

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Cernesson, Flavie. "Modèle simple de prédétermination des crues de fréquences courante à rare sur de petits bassins versants méditerranéens." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20018.

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Abstract:

L'objectif de cette etude est de proposer a l'amenageur un outil susceptible de generer des scenarios de crues vraisemblables afin de simuler les risques courus par l'ouvrage projete. On vise a appliquer cette methode sur des petits bassins cristallins mediterraneens. La methode developpee au cours de ce travail est basee sur la simulation de hyetogrammes horaires sur une longue periode (mille ans, par exemple) puis sur la transformation de la pluie en debit grace a un modele pluie-debit a trois parametres. Nous sortons du cadre traditionnel, qui affecte la meme recurrence a l'ensemble des parametres descriptifs d'une crue de projet (debit de pointe et volume), en presentant une collection d'hydrogrammes qui serviront de base de calcul des amenagements: influence des champs d'inondation, laminage dans une retenue. . . Les resultats obtenus apres simulation du fonctionnement de l'amenagement, peuvent alors etre exploites de facon frequentielle. Les premiers resultats de l'extension de la methode qui consiste en la regionalisation des parametres des modeles sont encourageants

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Sandu, Irina. "Impact de l'aérosol sur le cycle de vie des nuages de couche limite." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/116/.

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Abstract:

L'aérosol anthropique peut affecter le cycle de vie des nuages de couche limite, en modifiant l'albédo du nuage et en inhibant la formation des précipitations. Cependant, il est difficile de quantifier ces impacts à partir d'observations. Les interactions aérosol-nuages de couche limite sont donc étudiées à l'aide des modèles numériques à résolution fine (LES), qui disposent de paramétrisations détaillées de la turbulence, du transfert radiatif et de la microphysique nuageuse. Dans cette étude, nous examinons plus spécifiquement les impacts de l'aérosol sur le cycle diurne de stratocumulus marins. Des simulations LES d'un cycle de 36 heures sont réalisées pour des concentrations d'aérosol typiques de masses d'air pures et polluées. Partant d'un même état initial, les simulations divergent rapidement. L'augmentation de la concentration des noyaux de condensation nuageux conduit à une augmentation de la concentration des gouttelettes, à une diminution de leur diamètre, et ainsi à l'inhibition de leur sédimentation et de la précipitation de bruine. Le contenu en eau liquide au sommet nuage augmente et l'entraînement sommital est renforcé. De plus, l'absorption du rayonnement solaire à la base du nuage n'est plus compensée par l'évaporation de la bruine et le découplage de la couche nuageuse est renforcé. Dans l'ensemble, la couche limite polluée est mieux couplée la nuit et plus découplée le jour que la couche limite marine pure. Ces simulations permettent d'identifier des signatures mesurables de l'impact des aérosols sur la dynamique de la couche limite, et ainsi de mieux concevoir les expériences de terrain qui visent à quantifier ces impacts Anthropogenic aerosols may have a noticeable impact on the life cycle of boundary layer clouds, via their effects on radiation and precipitation efficiency. It is however difficult to document such impacts from observations. The interactions between aerosol particles and the dynamics of boundary layer cloud systems (typically marine stratocumulus) have therefore been explored with high resolution numerical models (LES), that now include detailed parameterizations of turbulence, radiative transfer and microphysics. In this study, the focus is on the coupling between aerosol impacts on cloud microphysics and the diurnal cycle of stratocumulus clouds. LES simulations of a 36 hours cycle are performed with aerosol concentrations typical of pristine and polluted air masses, successively. Although the simulations start from the same initial state, they rapidly diverge. The increased concentration of cloud condensation nuclei yields to an increased droplet concentration, a reduction of the droplet sizes and the inhibition of the droplet sedimentation and precipitation formation. The liquid water content at cloud top hence increases and the cloud top entrainment is strengthened. Moreover, the absorption of solar radiation at cloud base is no longer balanced by the droplet and drizzle evaporation, and the decoupling of the cloud layer is reinforced. Overall, the polluted cloud layer is better coupled during the night and more decoupled during the day than its pristine counterpart. Measurable signatures of these impacts are identified to help at designing observational studies of aerosol impacts on the dynamics on boundary layer clouds

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Vargas, Bringas Rafael. "Modélisation hydrologique déterministe pour l'évaluation des risques d'inondation dans les grands environnements urbains : application à Mexico." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4115/document.

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Abstract:

Selon le Rapport mondial des risques publié par l'Institut universitaire des Nations Unies pour l'environnement et la sécurité humaine, le Mexique a une vulnérabilité de 46% et un manque de capacité d'adaptation de 76% en termes de risques de catastrophe. Un de ceux est les risques d'inondation en cas de catastrophe qui pose un sérieux défi pour le développement et la vie des habitants du Mexique. Mexico est confronté à des problèmes d'inondation dans certaines zones à l'ONU certaines périodes de l'année, causant des pertes et des dommages importants sur les propriétés et les résidents dont certains blessés. En conséquence, il est important de procéder à une évaluation des risques d'inondation dans le bassin de Mexico et d'estimer les dommages des inondations probables. Cependant, les données limitées de débits observés et des profondeurs d'eau dans les principaux cours d'eau de la ville sont disponibles, et esta distributeur d'un obstacle à la compréhension des inondations dans la ville de Mexico. Pour la raison d'origine, plusieurs études doivent être effectuées intérêt dans le but d'avoir une compréhension claire disponibles du bassin versant, qui impliquent, études hydrauliques, météorologiques et hydrologiques, la répartition des précipitations, l'analyse des eaux de ruissellement, les risques d'inondation et de la vulnérabilité, et des études de esta permettent l'estimation de dommages directs et indirects à l'économie, aux actifs et à la vie humaine According to the World Risk Report released by the United Nations University Institute for Environment and Human Security, Mexico has a vulnerability of 46% and a lack of coping capacity of 76% in terms of disaster risk. One of those disaster risks is flooding which poses a serious challenge to the development and the lives of the inhabitants of Mexico. Mexico City is facing problems of flooding in some areas at certain times of the year, causing important losses and damages on properties and residents including some casualties. Therefore, it is important to carry out a flood risk assessment in the catchment of Mexico City and estimate damages of probable flood events. However, limited data of observed discharges and water depths in the main rivers of the city are available, and this represents an obstacle for the understanding of flooding in Mexico City. For these reason, several studies have to be carried out in order to have a clear understanding of the catchment, which involve, meteorological and hydrological/hidraulic studies, rainfall distribution, runoff analysis, flood risk and vulnerability, and this studies allow the estimation of direct and indirect damages to the economy, to assets and to human life. The premise of this study is that with the limited data and resources available, the catchment can be represented to an acceptable degree by the construction of a deterministic hydrological model of the Mexico City basin. The objective of the developed tool is to provide an efficient support to management of the flood processes by predicting the behavior of the catchment for different rainfall events and flood scenarios

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Moussa, Roger. "Variabilité spatio-temporelle et modélisation hydrologique : application au bassin du Gardon d'Anduze." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20100.

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Ce memoire presente un modele hydrologique spatialise, base sur des concepts physiques simplifies a des fins de gestion de la ressource en eau, tout en integrant le maximum d'informations spatiale et temporelle. Le bassin versant du gardon d'anduze (sud de la france) est retenu pour les applications. La demarche adoptee comporte deux parties: la premiere consiste en un inventaire et un traitement preliminaire de l'information disponible. On etudie la variabilite, d'une part spatiale de la structure du reseau hydrographique et de la structure des sous-bassins versants et d'autre part temporelle du champ pluviometrique. La caracterisation fractale de ces grandeurs conduit a degager leur caracteristiques independamment de l'echelle d'observation. La deuxieme partie est consacree au developpement du modele hydrologique. On discute separement des differents modules: la discretisation spatiale, le parametrage, le bilan vertical et la fonction de transfert. Une discretisation du sol en trois couches est specialement elaboree pour tenir compte des variables physiques du bassin (vegetation, topographie, texture du sol,. . . ). Le transfert de l'eau de chaque cellule hydrologique (ici les versants) s'effectue par un hydrogramme unitaire calcule a partir de la geomorphologie

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Lifran, Robert. "La contrainte de liquidité et l'accumulation du patrimoine professionnel dans une perspective de cycle de vie : modèles et tests empiriques sur les données du RICA (réseau d'information comptable agricole)." Montpellier 1, 1992. http://www.theses.fr/1992MON10044.

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Le but de ce travail est l'elaboration d'un modele de cycle de vie dans lequel les ressources viageres de l'agent economique dependent des decisions d'epargne, et d'investissement. La fonction d'objectif est l'utilite escomptee sur le cycle de vie. Apres avoir defini, dans le cas determine, les types de contraintes de liquidite rencontrees, on etablit l'equation d'euler qui definit le taux de croissance de la consommation. On absorbe le cas du modele avec ressources incertaines. L'hypothese de separabilite entre l'epargne et l'investissement permet de determiner la condition d'optimalite de l'endettement de l'entreprise. Elle revient a une neutralisation de l'effet de levier financier, et permet la maximisation des ressources disponibles de la periode suivante. Dans une derniere partie, on teste l'existence d'un contrainte de financement, dans le cas d'un panel d'exploitations agricoles du rica. L'estimation d'une equation d'endettement, par classe d'age, met en evidence l'heterogeneite des jeunes agriculteurs, face a la contrainte The aim of the work is to build an life model for self employed, with endogeneous income. First, we define the type of constraints facing an selfemployed who is willing to maximize his dicounted life time utility. Second, assuming a separability between saving and borrowing for the firm, we derive a optimality condition for the firm debt from a equation which maximize ressources (disposable income and equity) of the next period. Third, we demonstrate that the euler equation is the same as the case of exogenous income, but the level of initial consumption is different. If the borrowing decision, is exogenously constrained, the rate of growth of consumption will be lower, and depends on the technology and the initial equity. We test a model for optimal debt of farmers on panel data fraom the rica. The heterogeneity of farmers facing a borrowing constraint is studied estimating a borrowing equation by age groups

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Ribstein, Pierre. "Modèles de crues et petits bassins versants au Sahel." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1990MON20019.

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Les fortes crues des petits bassins saheliens se caracterisent par une preponderance du ruissellement superficiel par rapport aux autres types d'ecoulements (ecoulement retarde, ecoulement de base). Cette caracteristique peut s'expliquer par l'homogeneite des formes des fortes pluies, mais aussi par l'absence de nappe souterraine proche de la surface et par les particularites des organisations pelliculaires de l'horizon superficiel du sol. Ces differents facteurs font du sahel une region ideale pour l'application du concept d'hydrogramme unitaire, avec comme objectif l'analyse et la predetermination des fortes crues. Plusieurs modeles fondes sur la technique de l'hydrogramme unitaire sont presentes. Ils se differencient par l'expression analytique de la fonction de production et par la methode d'identification de la fonction de transfert. Ces modeles sont appliques aux donnees de huit petits bassins versants de superficie inferieure a 100 km#2. Cette application permet de delimiter le domaine de validite de ce type de modelisation. Une methode de predetermination de crues sur des bassins non jauges est proposee. Les hypotheses de base de cette methode sont confirmees par des resultats de la modelisation

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Sahnouni, Belblidia Yasmine. "Modélisation des données dans le bâtiment pour le développement d'outils d'assistance à la conception technique : un modèle pour la simulation du cycle de la conception technique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL033N.

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Abstract:

Le bâtiment est caractérisé par une forte segmentation des activités entre les différents acteurs, et produit un fractionnement dans la conduite du processus de conception-réalisation, souvent dans la phase de conception technique de l'ouvrage. Dans ce travail, nous proposons un modèle de données pour le bâtiment, destiné à instrumenter le cycle de la conception technique, du point de vue de la construction/ mise en oeuvre. Ce modèle permet de rétablir une continuité dans le processus de conception-réalisation et constitue un support au développement d'outils d'assistance à la conception technique. Nous nous appuyons sur l'hypothèse qu'il est possible d'identifier un processus continu de transformation des données, indépendamment des acteurs ou du découpage du projet. Ce processus évolue d'un niveau géométrique et fonctionnel (en amont) jusqu'à un niveau où les objets sont complètement décrits pour être fabriqués (en aval), en intégrant de manière progressive les contraintes de réalisation (règles de mise en oeuvre des matériaux, etc. ). Nous définissons une sémantique du domaine par la structuration des objets du bâtiment et des opérations de base sur ces objets. Ces opérations permettent de réaliser la dynamique du processus. Elles sont validées sur les composants du bâtiment (murs, planchers, ouvertures, poteaux, poutres) et dans différentes technologies (blocs de ciment apparent, ossature légère bois, etc. ). Nous développons un prototype informatique pour mettre en oeuvre les concepts du modèle, à la fois sur les objets et sur les technologies. Nous conduisons une expérimentation dans un contexte réel avec une entreprise. Cette expérimentation permet de valider le modèle dans un cadre de transfert d'informations, tel qu'il peut être pratiqué entre les acteurs d'un projet.

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Yessad, Karim. "Effets de résolution dans le modèle PERIDOT : analyse diagnostique par divergences de flux." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30120.

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Les hauteurs de precipitations prevues par le modele a domaine limite peridot anciennement operationnel a meteo-france dependent trop de la taille de maille. Pour etudier ce probleme on a developpe des diagnostics de divergences de flux, pour evaluer la contribution des petites et moyennes echelles a l'evolution temporelle d'une moyenne de grande echelle de l'humidite specifique et de l'entropie. Cette contribution depend elle-meme de la taille de maille. La premiere raison semble venir de la dynamique de moyenne echelle: sa contribution diminue lorsqu'on utilise le meme domaine de prevision pour toutes tailles de maille. Le resultat le plus important est ici une contribution du forcage par les conditions aux limites laterales externes: le forcage de l'humidite specifique genere un desequilibre entre le champ d'humidite et les autres champs a toutes echeances. La consequence est un phenomene de type spin-up appele ici spin-up permanent, caracterise par des valeurs irrealistes et fortement dependantes de la resolution dans les champs de convection et de diffusion verticale. Il se produit essentiellement au-dessus de mers chaudes et pres des bords, ne se propage pas vers le centre du domaine et peut-etre generalement supprime quand on utilise des conditions aux limites laterales ouvertes pour l'humidite. La part restante de la dependance de taille de maille est principalement liee aux parametrisations des precipitations convectives et stratiformes. L'utilisation d'un schema unifie decrivant les deux types de precipitations la reduit dans une situation convective idealisee mais n'apporte aucune amelioration dans une situation reelle ou coexistent les deux types de precipitations. On a acheve ce travail par une etude de transportabilite des diagnostics sur les modeles spectraux arpege et aladin, et par quelques experiences de sensibilite des precipitations a la resolution dans le modele arpege maintenant operationnel a meteo-france

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Yeung, Chung Chuen. "Étude du cycle de compression d'un compresseur à piston." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI204.

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Castaings, William. "Analyse de sensibilité et estimation de paramètres pour la modélisation hydrologique : potentiel et limitations des méthodes variationnelles." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10154.

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Comme tout évènement géophysique, la transformation de la pluie en débit dans les rivières est caractérisée par la complexité des processus engagés et par l'observation partielle, parfois très limitée, de la réponse hydrologique du bassin versant ainsi que du forçage atmosphérique auquel il est soumis. Il est donc essentiel de comprendre, d'analyser et de réduire les incertitudes inhérentes à la modélisation hydrologique (analyse de sensibilité, assimilation de données, propagation d'incertitudes). Les méthodes variationnelles sont très largement employées au sein d'autres disciplines (ex. Météorologie, océanographie. . . ) confrontés aux mêmes challenges. Dans le cadre de ce travail, nous avons appliqué ce type de méthodes à des modèles représentant deux types de fonctionnement des hydrosystèmes à l'échelle du bassin versant. Le potentiel et les limitations de l'approche variationnelle pour la modélisation hydrologique sont illustrés avec un modèle faisant du ruissellement par dépassement de la capacité d'infiltration le processus prépondérant pour la genèse des écoulements superficiels (MARINE) ainsi qu'avec un modèle basé sur le concept des zones contributives d'aire variable (TOPMODEL). L'analyse de sensibilité par linéarisation ou basée sur la méthode de l'état adjoint permet une analyse locale mais approfondie de la relation entre les facteurs d'entrée de la modélisation et les variables pronostiques du système. De plus, le gradient du critère d'ajustement aux observations calculé par le modèle adjoint permet guider de manière très efficace un algorithme de descente avec contraintes de bornes pour l'estimation des paramètres. Les résultats obtenus sont très encourageants et plaident pour une utilisation accrue de l'approche variationnelle afin d'aborder les problématiques clés que sont l'analyse de la physique décrite dans les modèles hydrologiques et l'estimation des variables de contrôle (calibration des paramètres et mise à jour de l'état par assimilation de données) The rainfall-runoff transformation is characterized by the complexity of the involved processes and by the limited observability of the atmospheric forcing, catchment properties and hydrological response. It is therefore essential to understand, analyse and reduce the uncertainty inherent to hydrological modelling (sensitivity and uncertainty analysis, data assimilation). Variational methods are widely used in other scientific disciplines (ex. Meteorology, oceanography) facing the same challenges. In this work, they were applied to hydrological models characterised by different modelling paradigms (reductionist vs. Systemic) and runoff generation mechanisms (infiltration-excess vs. Saturation excess). The potential and limitations of variational methods for catchment hydrology are illustrated with MARINE from the Toulouse Fluids Mechanics Institute (IMFT) and two models (event based flood model and continuous water balance model) based on TOPMODEL concepts developed at the Laboratory of Environmental Hydrology (LTHE). Forward and adjoint sensitivity analysis provide a local but extensive insight of the relation between model inputs and prognostic variables. The gradient of a performance measure (characterising the misfit with observations), calculated with the adjoint model, efficiently drives a bound-constrained quasi-newton optimization algorithm for the estimation of model parameters. The results obtained are very encouraging and plead for an extensive use of the variational approach to understand and corroborate the processes described in hydrological models but also estimate the model control variables (calibration of model parameters and state estimation using data assimilation)

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Aracena, Julio. "Modèles mathématiques discrets associées à des systèmes biologiques : applications aux réseaux de régulation génétique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10215.

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Abstract:

Cette thèse consiste en l'étude des rapports entre l'architecture du graphe de connexion et les attracteurs du réseau, dans le cas de trois modèles mathématiques discrets: réseaux neuronaux discrets, réseaux monotones et réseaux AND-OR. En plus, est présentée une application de ces modèles pour la compréhension globale du comportement dynamique d'un réseau de régulation génétique. En ce qui concerne les réseaux neuronaux discrets, nous étudions les rapports entre les circuits positifs et négatifs du graphe et les attracteurs. En particulier, nous présentons des conditions nécessaires et des conditions suffisantes pour qu'un réseau ait des points fixes, ainsi qu'une borne supérieure du nombre de points fixes d'un réseau, en fonction du nombre et des interactions des circuits positifs. Pour les réseaux monotones à deux ou plusieurs états, ayant un graphe de connexion symétrique, nous étudions la longueur maximum des cycles. À ce sujet, nous construisons une famille de ces réseaux ayant des cycles de longueur maximum. En outre, nous démontrons que, dans le cas particulier de graphes de type caterpillar, les cycles du réseau sont de longueur inférieure ou égale à deux. Dans le cas des réseaux AND-OR, nous étudions le problème de la dynamique inverse et nous exhibons le nombre maximal exact de points fixes. En outre, nous étudions l'ensemble des points fixes de ces réseaux avec un nouveau type d'itération développé dans cette thèse : l'itération séquentielle de sous-graphes. Enfin, en guise d'application des résultats obtenus dans cette thèse, nous proposons, en collaboration avec des biologistes, la construction partielle d'un réseau de régulation génétique pour la formation du sillon ventral de la Drosophile Melanoyaster lors du développement précoce de l'embryon

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Aracena, Julio. "Modèles mathématiques discrets associées à des systèmes biologiques : applications aux réseaux de régulation génétique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE1A004.

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Abstract:

Cette thèse consiste en l'étude des rapports entre l'architecture du graphe de connexion et les attracteurs du réseau, dans le cas de trois modèles mathématiques discrets: réseaux neuronaux discrets, réseaux monotones et réseaux AND-OR. En plus, est présentée une application de ces modèles pour la compréhension globale du comportement dynamique d'un réseau de régulation génétique. En ce qui concerne les réseaux neuronaux discrets, nous étudions les rapports entre les circuits positifs et négatifs du graphe et les attracteurs. En particulier, nous présentons des conditions nécessaires et des conditions suffisantes pour qu'un réseau ait des points fixes, ainsi qu'une borne supérieure du nombre de points fixes d'un réseau, en fonction du nombre et des interactions des circuits positifs. Pour les réseaux monotones à deux ou plusieurs états, ayant un graphe de connexion symétrique, nous étudions la longueur maximum des cycles. À ce sujet, nous construisons une famille de ces réseaux ayant des cycles de longueur maximum. En outre, nous démontrons que, dans le cas particulier de graphes de type caterpillar, les cycles du réseau sont de longueur inférieure ou égale à deux. Dans le cas des réseaux AND-OR, nous étudions le problème de la dynamique inverse et nous exhibons le nombre maximal exact de points fixes. En outre, nous étudions l'ensemble des points fixes de ces réseaux avec un nouveau type d'itération développé dans cette thèse : l'itération séquentielle de sous-graphes. Enfin, en guise d'application des résultats obtenus dans cette thèse, nous proposons, en collaboration avec des biologistes, la construction partielle d'un réseau de régulation génétique pour la formation du sillon ventral de la Drosophile Melanoyaster lors du développement précoce de l'embryon

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Dissertations / Theses on the topic 'Cycle hydrologique – Modèles mathématiques'

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