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Dissertations / Theses on the topic 'Géophysique – Observations'
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Seoane, Corral Lucía. "Interprétation géophysique du mouvement du pôle : apport des observations de géodésie spatiale, de météorologie, d'océanographie et d'hydrologie." Observatoire de Paris (1667-....), 2010. https://theses.hal.science/tel-01958536.
Full textAbstract:
L'excitation du mouvement du pôle provient principalement du transport de masse dans l'atmosphère et les océans. A présent le mouvement observé n'est pas parfaitement expliqué, que ce soit dans le domaine saisonnier d'une part ou à l'échelle diurne d'autre part. Notre effort s'est porté sur l'oscillation de Chandler ainsi que sur les variations de période inférieure à 50 jours et diurnes, pour lesquelles subsistent de nombreuses zones d'ombre. Les redistributions de masse atmosphériques et océaniques expliquent bien l'irrégularité du terme Chandler et le mouvement rapide de périodes comprises entre 3 et 50 jours. Cependant, des divergences importantes persistent à l'échelle diurne. Par ailleurs, les redistributions d'eau douce jouent un rôle important mais, la complexité et le manque d'observations des processus hydrologiques rendent leur modélisation imprécise. Les modèles actuels doivent donc être validés et confrontés au mouvement du pôle observé. Nous montrons que la prise en compte des modèles hydrologiques, ajoutés aux effets atmosphériques et océaniques, améliore le bilan saisonnier et à longue période. Le problème reçoit depuis quelques années un éclairage nouveau grâce à la mission Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). Quatre centres d'analyse fournissent des séries de variations temporelles des harmoniques sphériques C20, C21 et S21 du champ de gravité qui sont proportionnelles aux excitations de la longueur du jour et du mouvement du pôle causées par les fluctuations de masse en surface. Nous avons analysé les dernières mises à jour. Malgré un niveau de bruit important, leur résidu hydrologique s'accorde bien avec le mouvement du pôle observéThe polar motion excitation is mainly due to the mass transport of the atmosphere and the oceans. So far, the observed motion is not fully explained from seasonal to diurnal scales. Our effort has focused on the Chandler wobble as well as fluctuations with period smaller than 50 days and diurnal variations, which remain still partially unexplained. We show that the atmospheric and oceanic mass redistributions are the principal causes of the Chandler wobble irregularities and the rapid polar motion of periods between 3 and 50 days. However, major differences persist at diurnal scales. Moreover, the redistributions of the continental water are important but, modelling those processes is imprecise due to the complexity and lack of observations of terrestrial hydrology. Current models must be then validated and compared to the observed polar motion. We show that the hydrological models, coupled with oceanic and atmospheric effects, improve the seasonal and long term mass balance. Thanks to space mission Gravity Discovery and Climate Experiment (GRACE), the total mass redistribution on the Earth can be determined with a different approach. Four analysis centers provide temporal variations of spherical harmonics C20, C21 and S21 of the gravity field that are proportional to the length of day and polar motion excitations caused by surface mass changes. We have analized the latest updates of these series. Despite a significant level of noise, their hydrological residual matches reasonably well the observed polar motion
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Samouëlian, Anatja. "Analyse tridimensionnelle non destructive de la fissuration d'un sol cultivé à partir de mesures de résistivité électrique." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2008.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de thèse est la mise au point d'une méthode expérimentale de description tri-dimensionnelle de la fissuration d'un sol à la dessiccation. Nous avons adapté à notre échelle d'étude la méthode de la résistivité électrique (configuration carré), permettant une acquisition 3D et non destructive. Notre démarche repose sur un couplage entre expérimentation et modélisation de la répartition des lignes de courant en milieu fissuré. A l'aide de la modélisation 3D nous avons pu évaluer numériquement les effets de bords présents lors d'expérimentation en milieu fini. Nous avons également défini et évalué la sensibilité de deux indices d'anisotropie AAI et amax. L'indice amax permet de retrouver l'orientation de la fissure. L'indice AAI est également sensible à des paramètres géométriques tels que : épaisseur, profondeur, pendage. Ces indices validés par l'expérimentation permettent une description non redondante de l'état de fissuration et de son évolution. Ce travail ouvre ainsi des perspectives sur la modélisation des milieux poreux déformables.
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Neuhauser, Mathis. "Etude des lois d’échelle multifractales caractérisant les observations satellitaires des surfaces continentales." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30048.
Full textAbstract:
Compte tenu de la forte hétérogénéité spatio-temporelle des surfaces continentales, la télédétection spatiale s’est avérée être un moyen indispensable pour réaliser un suivi à la fois régulier, local et global des processus qui régissent ces surfaces. Les facteurs dont ils dépendent, tels que l’humidité du sol ou la végétation sont variables sur de larges gammes d’échelles auxquelles seuls les satellites peuvent accéder. En raison du nombre grandissant d’observations satellitaires présentes à plusieurs échelles spatiales et fondées sur de multiples technologies, diverses méthodes ont alors été développées pour permettre d’analyser et d’extraire au mieux l’information riche et conséquente acquise par satellite. Les méthodes basées sur l’analyse multi-échelle fournissent un moyen efficace pour décrire l’hétérogénéité de ces observations et ainsi mieux comprendre la complexité des processus de surface. En particulier, une possibilité consiste à s’intéresser à l’existence de lois d’échelles statistiques qui offrent un outil conceptuel générique applicable à la caractérisation de tout type de géométrie. Cela peut contribuer à caractériser les processus de surface selon une approche multi-échelle rarement prise en compte dans les modèles actuels de surface.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de montrer le potentiel d’une méthode permettant de caractériser sur plusieurs échelles spatiales les comportements de variables géophysiques de surface. Pour cela, différentes observations satellitaires complémentaires ont été analysées au moyen du modèle des Multifractales Universelles (Schertzer and Lovejoy, 1987). Deux cas d’étude ont permis de répondre à cet objectif. La première application porte sur l’analyse multifractale des produits intervenant dans l’algorithme de désagrégation spatiale d’humidité du sol DisPATCh (Disaggregation based on Physical And Theoretical scale Change; Merlin et al., 2008; Molero et al., 2016), sur la partie Sud-Est de l’Australie. Dans le deuxième cas d’étude, nous avons étudié le comportement multi-échelle de réflectances de surface et indices optiques acquis par le satellite Sentinel-2 sur la région Sud-Ouest de la France, et corrigés des effets atmosphériques par la chaine MAJA (MACCS-ATCOR Joint Algorithm; Hagolle et al., 2010, 2015; Rouquié et al., 2017). Dans ces deux cas d’étude, l’analyse de séries temporelles d’images nous a permis de mettre en relation l’évolution temporelle des propriétés d’échelle avec les variations saisonnières de la région d’étude (conditions météorologiques, cycles de cultures).Ce travail a révélé dans les produits de surface la présence de lois d’échelles qui diffèrent en fonction de la gamme d’échelles considérée. Ces comportements différents mettent en évidence des régimes d’échelles spécifiques qui, selon le produit étudié, peuvent s’expliquer de deux manières. D’une part, les régimes observés peuvent traduire la présence de processus de surface non-linéaires tels que les précipitations, le ruissellement ou l’évapotranspiration, agissant à différentes échelles spatiales et modulés par divers facteurs tels que la composition et la structure du sol (distribution de la végétation, présence de parcelles agricoles, etc.). D’autre part, ces comportements d’échelle peuvent également refléter l’impact sur les variables de surface des méthodes d’acquisition (fonction de transfert des capteurs) ou de traitement (combinaison de produits au sein des modèles) qui sont couramment utilisées en télédétection. De cette manière, cette étude a montré le potentiel de l’analyse multifractale pour décrire l’hétérogénéité des surfaces continentales, mais également pour évaluer la fiabilité de produits ou modèles de surface. Cette méthode pourrait être utile à la préparation de futures missions spatiales afin de déterminer les limites des capteurs en termes de propriétés multi-échelles, et ainsi mieux estimer la résolution effective de différents produits satellitairesConsidering the strong spatial and temporal heterogeneity of continental surfaces, remote sensing has proved to be an indispensable means for conducting regular, local and global monitoring of the physical and biophysical processes governing these surfaces. The factors on which they depend, such as soil moisture, surface temperature, vegetation, or topography, are variable over wide ranges of scales that only satellites can access. Thus, over the last fifty years, we have seen a growing number of satellite observations defined at multiple spatial scales and based on multiple technologies. Various methods were then developed to analyze and extract the rich and consistent information acquired by satellites. Methods based on multi-scale analysis can provide an effective means to describe the heterogeneity of these observations and thus better understand the complexity of surface processes. In particular, one possibility is to focus on the existence of statistical scaling laws offering a generic tool applicable to the characterization of any type of geometry. The demonstration of specific scaling behaviors can help to characterize surface processes using a multi-scale approach that is rarely taken into account in current surface models.In this context, the objective of this thesis is to demonstrate the potential of a method dedicated to the characterization of the behaviors of surface geophysical variables on several spatial scales. For this, different complementary satellite observations were analyzed using the Universal Multifractal model (Schertzer and Lovejoy, 1987). Two case studies helped to meet this objective. The first application concerns the multifractal analysis of the products involved in the soil moisture disaggregation algorithm called DisPATCh (Disaggregation based on Physical And Theoretical scale Change; Merlin et al., 2008; Molero et al., 2016), on the southeastern part of Australia. In the second case study, we studied the multi-scale behavior of surface reflectances and optical indices acquired by Sentinel-2 satellite over the South-West region of France, and corrected from atmosphere effects by the processing chain MAJA (MACCS-ATCOR Joint Algorithm; Hagolle et al., 2010, 2015; Rouquié et al., 2017). In both case studies, time series of images were analyzed. Thus, for each variable studied, we were able to relate the temporal evolution of scaling properties to the seasonal variations specific to the study area (meteorological conditions, crop cycles).During this work, different scaling laws were observed on different scale ranges. Two arguments were given to explain these different scaling behaviors, depending on the case study and the product. On the one hand, the observed regimes can reflect the presence of non-linear surface processes such as precipitation, runoff or evapotranspiration, acting at different spatial scales and modulated by various factors such as soil composition and structure (distribution of vegetation, presence of agricultural parcels, etc.). On the other hand, these scaling behaviors may also reflect the impact on surface variables of acquisition techniques (sensor transfer function) or processing methods (combination of products within surface models) that are commonly used in remote sensing. In this way, this study showed the potential of multifractal analysis to describe the heterogeneity of continental surfaces, but also to evaluate the reliability of geophysical products and surface models. This method could be useful for the preparation of future space missions in order to determine the limits of satellite sensors in terms of multi-scale properties, and thus to better estimate the effective resolution of different products derived from satellite acquisitions
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Ninove, Floriane. "Apports de données Argo pour caractériser les erreurs modèles et contraindre les systèmes d'assimilation." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30230/document.
Full textAbstract:
Le programme international Argo a révolutionné l'observation globale des océans. Une flotte de plus de 3000 instruments sous-marins autonomes est en place, programmés pour fournir des mesures globales de profils de température et de salinité sur les 2000 premiers mètres de l'océan. Ces mesures sont assimilées dans des modèles océaniques conjointement aux observations satellitaires afin de décrire et prévoir l'océan. Dans cette thèse nous proposons une analyse permettant de caractériser les erreurs d'un modèle global océanique par comparaison aux données du réseau Argo. Ces erreurs sont décrites via leurs amplitudes, leurs variations régionales et temporelles ainsi que via les échelles spatiales associées. Une caractérisation des échelles spatiales à la fois pour la variabilité océanique et pour les erreurs modèles est, en particulier, menée permettant de relier la structure des erreurs modèles à celle du signal. Enfin, des techniques basées sur le contenu en information sont testées afin de pouvoir à terme mieux quantifier l'impact des observations Argo sur les systèmes d'assimilation de Mercator OcéanThe international Argo program has revolutionized the observation of the global ocean. An array of more than 3000 profiling floats is in place and provides global measurements of temperature and salinity on the first 2000 meters of the ocean. These measurements are assimilated into ocean models together with satellite observations to describe and forecast the ocean state. We propose here to characterize model errors using Argo observations. Model errors are described through their amplitude, geographical and temporal variations as well as their spatial scales. Spatial scales of both model errors and ocean signals are, in particular, estimated. This allows a comparison of model errors and ocean variability structure. Finally, techniques based on information content are tested in the longer run quantifying the impact of Argo observations in the Mercator Ocean data assimilation systems
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Legaz, Aurélie. "Imagerie et identification des signaux géophysiques distinctifs induits en surface par l'activité hydrothermale." Chambéry, 2009. http://www.theses.fr/2009CHAMS008.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l'étude de la structure et du fonctionnement des systèmes hydrothermaux volcaniques. Nous nous sommes attachés à l'étude géophysique multi-méthodes de deux systèmes hydrothermaux : Waimangu, en Nouvelle-Zélande, et la Solfatara, en Italie. Le premier en raison de sa dynamique, et parce qu'il apparait comme une zone laboratoire purement hydrothermale, sans influence magmatique; le second pour l'observation et la caractérisation géophysique d'un panache hydrothermal accessible à la surface. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la reconnaissance de la structure de Waimangu à grande échelle, et à la caractérisation des principales composantes du système (lacs de cratères, zones fumeroliennes et geysers). Cette étude a permis d'associer les méthodes de potentiel spontané et de résistivité électrique avec des mesures ponctuelles de température et de flux de CO2. Nous avons ensuite ciblé notre étude sur des laboratoires à petite-échelle présents sur Waimangu : Iodine vent, Inferno Crater Lake et le site du Old Geyser. Ces systèmes différent les uns des autres par leur taille, mais aussi par leurs caractéristiques physico-chimiques, qui jouent un rôle determinant dans la sensibilité des méthodes géo-électriques. Sur le site de Iodine Pool, l'application de techniques récentes d'imagerie acoustique sous-marine a permis la localisation précise des sources de bruit hydrothermal. Le suivi par polarisation spontanée d'un évent intermittent a montré une cyclicité dans les signaux, qui peut être expliquée par une variation de hauteur piézométrique. L'application conjointe de l'imagerie acoustique et de l'imagerie électrique sur le site du Old Geyser a mis en évidence la complémentarité des deux techniques dans la localisation d'une structure hydrothermale qui correspond à la fois à une source acoustique et électrique. Dans un troisième temps, nous avons étudié la signature géo-électrique des mouvements de fluides qui accompagnent l'activité cyclique du Lac Inferno. Le suivi temporel de résistivité électrique montre que les variations du lac et les mouvements de fluide observés sont caractérisés par des variations importantes de résistivité dans le sous-sol qui pourraient correspondre à des changements de phase du fluide en profondeur, en accord avec des modélisations analogiques. La campagne réalisée à la Solfatare a permis d'imager le panache hydrothermal par les méthodes électriques (tomographie de résistivité en trois dimensions), acoustiques et thermiques. Nous présentons les résultats obtenus avec la tomographie de résistivité électrique et les mesures de température, qui ont permis de déterminer avec précision les limites spatiales du panache hydrothermalThis thesis is a study into the structure and functioning of hydrothermal systems. We focused on two areas, Waimangu, New Zealand, and the Phlegrean Fields - Solfatara, Italy, that we observed with several geophysical methods. The first system was chosen owing to its strong dynamics, and because it seems to be purely hydrothermal, without any magmatic influence; the second one allowed the observation and the geophysical characterization of a shallow hydrothermal plume. Our study first aimed to recognize the large scale structure of the Waimangu hydrothermal system, and to characterize its main surface expressions, namely hot lakes, geysers, and fumaroles. For this purpose, we related the self-potential and the electrical resistivity methods to measurements of temperature and CO2 flux. We then concentrated on three small-scale laboratories : Iodine vent, Inferno Crater Lake, and the Old Geyser Site. These areas are different from each other in size and also in their water chemistry, which is a key parameter in the sensitivity of electrical methods. This range enabled us to implement acoustic and electrical imaging techniques on singular systems that have their own dynamics. At Iodine Pool, the implementation of recent imaging techniques from underwater acoustics allowed us to locate hydrothermal noise sources with high accuracy. The self-potential monitoring of an intermittent vent showed cyclic fluctuations that could be explained by a change in the hydraulic head. The joint application of acoustic and electrical imaging at the Old Geyser Site showed how these two techniques complement each other in defining the location of a hydrothermal structure that matches both acoustic and electrical sources. A third step consisted in the study of the geo-electrical signature of fluid movements that relate to the Inferno cyclic activity. Electrical resistivity monitoring highlighted that the observed lake fluctuations are characterized by notable electrical resistivity changes; these variations could be due to phase changes occurring at depth, and are in good agreement with analog modellings. The experiments that have been made at the Solfatara allowed us to image the hydrothermal plume with electrical methods (3-D resistivity tomography), acoustic and thermal measurements. We present the results from both electrical resistivity tomography and temperature data that allowed us to establish the boundaries of the hydrothermal plume
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Cotton, Julien. "Analyse et traitement de données sismiques 4D en continu et en temps réel pour la surveillance du sous-sol." Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM023.
Full textAbstract:
La sismique réflexion 3D est largement utilisée dans l'industrie pétrolière. Cette méthode d’auscultation du sous-sol fournit des informations sur les structures géologiques et peut être utilisée pour construire des modèles de réservoir. Cependant, les propriétés dérivées des données sismiques 3D (et 2D) ne sont que statiques: elles ne permettent pas d’évaluer ce qui change avec le temps. L'ajout d'une dimension temporelle aux données 3D est obtenue par la répétition des mesures à plusieurs dates séparées de plusieurs mois voire même de plusieurs années. Ainsi, la sismique4D (time-lapse) permet d’appréhender les modifications du sous-sol sur le long terme. Depuis les années 90, cette méthode est utilisée dans le monde entier en mer et à terre. Pour réaliser une surveillance beaucoup plus fréquente (quotidienne), voire continue (quelques heures) du sous-sol, CGG a développé, en collaboration avec Gaz de France (désormais ENGIE) et l’Institut Français du Pétrole (maintenant IFPEN), une solution basée sur des sources et des récepteurs enterrés: SeisMovie. SeisMovie a été initialement conçu pour suivre et cartographier en temps-réel le front de gaz lors des opérations de stockage en couche géologique. Il est aussi utilisé pour observer l’injection de vapeur nécessaire à la production d’huile lourde. Dans cette thèse, nous apportons des contributions à trois défis qui apparaissent lors du traitement des données sismiques issues de ce système. Le premier concerne l'atténuation des variations de proche surface causées par les ondes « fantômes » qui interfèrent avec les ondes primaires. Le second concerne la quantification des modifications du sous-sol en termes de variation de vitesse de propagation et d’impédance acoustique.Le troisième concerne le temps-réel : le traitement doit être au moins aussi rapide que le cycle d’acquisition (quelques heures). En effet l’analyse des données doit permettre aux ingénieurs réservoirs de prendre rapidement des décisions (arrêt de l’injection, diminution de la production). Dans un cadre plus général, il existe des similitudes conceptuelles entre la 3D et la 4D. En 4D, ce sont les acquisitions répétées qui sont comparées entre elles (ou avec une référence). En3D, pendant l’acquisition, les géophysiciens de terrain comparent les points de tir unitaires entre eux afin d’évaluer la qualité des données pour prendre des décisions (reprendre le point de tir, continuer). Dès lors, certains outils 4D temps réel développés pendant cette thèse peuvent être appliqués. Ainsi une toute nouvelle approche appelée TeraMig pour le contrôle qualité automatisé sur le terrain sera également présentée3D seismic reflection is widely used in the oil industry. This standard subsoil auscultation method provides information on geological structures and can be used to build reservoir models. However, the properties derived from3D (and 2D) seismic data are only static: 3D does not allow to evaluate the changes with calendar time. The addition of a temporal dimension to 3D data is obtained by repeating the measurements at several dates separated by several months or even several years. Thus, 4D seismic (time-lapse) makes it possible to measure and to analyze the changes of the subsoil in the long term. Since the 90s, this method is used worldwide at sea and on land. To carry out a much more frequent monitoring (daily), even continuous (a few hours) of the subsoil, CGG developed, in collaboration with Gazde France (now ENGIE) and Institut Français du Pétrole (now IFPEN), a solution based on buried sources and receptors: SeisMovie. SeisMovie was originally designed to monitor and map the gas front in real time during geological disposal operations. It is also used to observe the steam injection required for heavy oil production. In this thesis, we bring contributions to three challenges arising in the processing of seismic data from this system. The first one concerns the attenuation of near-surface variations caused by "ghost" waves that interfere with primary waves. The second one concerns the quantification of subsurface changes in terms of propagation velocity variation and acoustic impedance.The third one concerns real-time: the data processing must be at least as fast as the acquisition cycle (a few hours). Infact, the analysis of the data must enable the reservoir engineers to make quick decisions (stop of the injection, decreaseof the production). In a more general context, there are conceptual similarities between 3D and 4D. In 4D, the repeated acquisitions are compared with each other (or with a reference). In 3D, during acquisition, field geophysicists compare unitary shot points with each other to assess the quality of the data for decision-making (reshooting, skipping orcontinuing). Therefore, some 4D real-time tools developed during this thesis can be applied. A new approach called TeraMig for automated quality control in the field will also be presented
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Chen, Cheng. "Retrieving global sources of aerosol emissions from satellite observations." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R001/document.
Full textAbstract:
La compréhension du rôle des aérosols atmosphériques dans le fonctionnement du système terre-atmosphère est limitée par les incertitudes sur leur répartition spatiale, leur composition et leurs sources. Si leurs impacts sur le changement climatique et l’environnement peuvent être évalués grâce aux modèles de chimie-transport, ces incertitudes en limitent la précision. Les observations satellitaires ont la capacité de fournir à l’échelle globale des informations précises sur un certain nombre de paramètres « aérosols » mais elles sont limitées par les conditions nuageuses, la périodicité des orbites et par le contenu en information, c’est-à-dire le type de paramètres que l’on peut retrouver suivant la nature de ces observations. Une approche prometteuse consiste à améliorer les champs d’émission des modèles en utilisant le principe de la modélisation inverse. Dans cette étude, nous avons conçu une méthode de restitution simultanée des sources d’émission de poussières désertiques, de carbone suie et de carbone organique à partir des produits satellitaires (POLDER/PARASOL) dérivés en utilisant l’algorithme GRASP, conjointement à une modélisation inverse du modèle GEOS-Chem. Cela nous a permis de créer une base de données d’émissions globales d’aérosols sur la période 2006 – 2011. Des simulations réalisées avec les modèles directs GEOS-Chem et GEOS-5/GOCART utilisant cette base de données montrent bien entendu un bon accord avec des observations POLDER mais aussi une nette amélioration de la modélisation de l’aérosol à l’échelle globale lorsque l’on compare les sorties à des mesures indépendantes du réseau AERONET ou à d’autres mesures spatiales (MODIS, MISR, OMI)Understanding of the role that atmospheric aerosol play in the Earth-atmosphere system is limited by uncertainties in aerosol distribution, composition and sources. Thus, accurate chemical transport model simulation systems are crucial needed to analyse and predict atmospheric aerosols and their impacts on climate change and environment. Satellite observations have ability to provide an extensive spatial coverage and accurate aerosol products, however, are constrained by clear-sky condition, global coverage orbit cycle and information content. One of the most promising approaches is to reduce model uncertainty by improving the aerosol emission fields (i.e., model input) by means of inverse modeling relying on satellite observations as a constrain. In this study, we designed a method of simultaneous retrievals of desert dust, black carbon and organic carbon aerosol emission sources using aerosol data obtained from GRASP algorithm applied to POLDER/PARASOL satellite observations, and relying on the GEOS-Chem inverse modeling framework. Then, a satellite-based global aerosol emission database (2006-2011) has been developed. This aerosol emission database has been further evaluated by utilization in GEOS-Chem and GEOS-5/GOCART models. The model posterior simulation of aerosol properties employing the retrieved emissions shows a better agreement than the model prior simulation; it is true for not only fitted PARASOL products, but also for completely independent measurements from ground-based AERONET and satellites aerosol products (e.g., MODIS, MISR, OMI). The results suggest that the satellite-based aerosol emission database improves overall global aerosol modeling
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Vialle, Stéphanie. "Etude expérimentale des effets de la dissolution (ou de la précipitation) de minéraux sur les propriétés de transport des roches." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077175.
Full textAbstract:
L'un des principaux enjeux concernant le transport réactif dans les formations poreuses est aujourd'hui d'identifier, développer et tester des méthodes géophysiques capables de suivre, depuis la surface (et donc à l'échelle du terrain) les processus physicochimiques qui se produisent à l'intérieur de la roche. Dans cette étude, nous avons ainsi cherché à étoffer et à mieux comprendre les relations entre les réaction de dissolution et précipitation dans des roches de textures et de compositions minéralogiques variées et les changements que celles-ci provoquent sur les paramètres physiques (perméabilité et facteur de formation électrique essentiellement). A cet effet, des expériences de percolation ont été menées sur des échantillons parfaitement caractérisés et avec des fluides de différentes compositions chimiques (sursaturés vis-à-vis de la calcite dans le cas de la précipitation et acidifiés par saturation en CO2 dans celui de la dissolution). La température, les pressions, le débit d'injection, les conductivités électriques du fluide et de la roche, l'alcalinité, le pH et la composition chimique du fluide ont été suivis tout au long de ces expériences et nous ont ainsi permis d'avoir accès en continu et en temps réel aux paramètres géochimiques (alcalinité et concentration en calcium du fluide sortant) et géophysiques (perméabilité et facteur de formation électrique) Enfin les résultats obtenus en laboratoire sont en bon accord avec ceux obtenus à une échelle supérieure, plus proche des systèmes naturels, mais toujours dans des conditions expérimentales bien contrôlées, dan; la carrière laboratoire du Mayet de Montagne (Massif Central - France)One of the main challenge in the area of the reactive transport in porous rocks is nowadays to identify, develop and test geophysical methods being able to follow, from the surface (and hence at the field scale) the processes that occur inside the rock formation. In this study we have hence sawk to document and better understand the relationships between the dissolution and/or the precipitation of rocks with various textures and mineralogical compositions and the change in the physical parameters (permeability and electrical formation factor). To this end, percolation experiments have been carried out on very well characterized samples and with various injected fluids (oversaturated in calcite in the case of precipitation and rendered acidic by saturation with CO2 in the one of dissolution). The temperature, the pressions, the flow rate, the electrical fluid's and rock's conductivities, the alkalinity, the pH and the chemical composition of the outflow fluid have been followed, that/enables us to have access all the experiment long and in real time both to geochemical (namely alkalinity and calcium's concentrations) and to geophysical parameters (permeability and electrical formation factor). In addition, the results obtained in the laboratory at different scales (centimetric to decimetric) are in good agreement with the ones obtained at a larger scale in the laboratory carrier of the Mayet de Montagne (Mass Central - France)
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Dardel, Cécile. "Entre désertification et reverdissement du Sahel : Diagnostic des observations spatiales et in situ." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00944267.
Full textAbstract:
Le Sahel est une région semi-aride caractérisée par un fort gradient bioclimatique et qui est particulièrement sensible à la variabilité des précipitations. Les périodes de très forte sécheresse qui ont sévi sur l'ensemble du Sahel entre les années 1970 et 1980 ont eu des effets dévastateurs sur les écosystèmes, les populations et leurs ressources. La théorie d'une désertification du Sahel a été ravivée, ainsi que celle prédisant une avancée rapide du Sahara sur le reste du continent. Dès les années 1990, l'analyse des premiers indices de végétation satellitaires (NDVI) acquises à l'échelle du globe à une fréquence temporelle journalière a mis en évidence une nette augmentation du NDVI depuis les années 1980. On parle alors de reverdissement du Sahel. L'objectif de cette thèse est de faire la part de ce reverdissement et d'une éventuelle dégradation des écosystèmes sahéliens, sur les 30 dernières années. Les indices de végétation satellitaires basés sur les propriétés optiques de la végétation verte sont de "simples estimateurs" de la production annuelle : la validation des tendances de NDVI sur le long-terme nécessite une vérité terrain. De telles données sont très difficiles à acquérir sur des échelles spatiales compatibles avec la résolution des satellites d'observation de la Terre et sur une période de temps permettant l'analyse de tendances temporelles. Dans le cadre du projet AMMA et de projets antérieurs, nous bénéficions de séries longues de masse de la strate herbacée pour deux régions : le Gourma au Mali (1984-2011) et le Fakara au Niger (1994-2011). La confrontation des deux sources de données (NDVI GIMMS-3g et productivité végétale mesurée sur le terrain) montre que le Sahel pastoral du Gourma est marqué par un reverdissement ainsi que par une augmentation de la productivité végétale mesurée in situ. En revanche, le Sud-ouest Nigérien montre une tendance à la baisse de ces deux variables. La cohérence des données de terrain avec les observations satellitaires confirme que le NDVI peut être utilisé comme outil de détection de l'évolution des écosystèmes semi-arides sur de longues périodes de temps. A l'échelle du Sahel, des tendances au reverdissement sont mises en évidence sur la plus grande partie de la région, sur la période 1981-2011. L'analyse du RUE, le rapport de la production par le cumul de pluie, a montré que le reverdissement du Gourma est majoritairement expliqué par le rétablissement des précipitations, et que les écosystèmes sahéliens sont particulièrement résilients aux évènements climatiques extrêmes. Cette résilience, cependant, est surtout mise en évidence pour les sols profonds sableux. Des changements contradictoires sont en effet observés sur la partie du paysage constituée de sols superficiels qui connaissent une augmentation des coefficients de ruissellement et de l'érosion, provoquant parfois une dégradation du couvert végétal. Le reverdissement observé à l'échelle du Gourma doit donc être nuancé par des changements des écosystèmes pouvant toucher une petite portion du paysage (les sols superficiels). Sur le Fakara nigérien, des tendances à la dégradation du couvert herbacé sont mises en évidence par les deux sources de données et ne sont pas expliquées par les précipitations. Les changements d'occupation du sol (augmentation des superficies cultivées, raccourcissement des temps de jachère) peuvent expliquer une diminution de la fertilité du sol et donc de la capacité de production de la région. Nous n'observons donc pas de désertification du Sahel sur les 30 dernières années mais bien une reprise généralisée de la végétation qui suit globalement le rétablissement des précipitations. Cela n'exclut pas que dans certaines régions, ou à l'échelle locale, une dégradation du couvert puisse aussi être observée, comme par exemple sur les sols soumis à une forte érosion ou sur quelques terroirs agricoles, ce qui tend à réconcilier les deux théories.
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Tétard, Cédric. "Analyse des mesures de l'expérience satellitaire SAGE III : algorithme d'inversion et validation des résultats : comparaison des produits des instruments de la mission spatiale ACE avec des mesures corrélatives à distance et in situ." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10023/document.
Full textAbstract:
Le dernier rapport du GIEC souligne que le rôle de la stratosphère dans le changement climatique est mal connu et invite à poursuivre son étude. Les mesures d'occultation solaire et in situ sont appropriées à cette étude mais il est nécessaire de les valider. Nous avons tout d'abord développé notre propre algorithme d'inversion des transmissions de SAGE III et avons comparé nos produits (profils verticaux des concentrations en O3 et en NO2 et coefficients d'extinction des aérosols (CEA)) à ceux issus de l'algorithme officiel et d'un troisième algorithme. De bons accords ont été obtenus entre ces inversions pour toutes les espèces. Nous avons poursuivi avec des comparaisons à des mesures corrélatives obtenues à l'aide d'instruments spatiaux et d'un instrument sous ballon (SPIRALE) déjà validés. Si on exclut les CEA, les résultats sont satisfaisants. Toutefois, la comparaison aux mesures in situ de SPIRALE obtenues aux abords du vortex polaire donne un désaccord pour NO2 démontrant ainsi les limites de l'occultation solaire dans la mesure d'espèces réactives dans des conditions dynamiques complexes. Une fois ces validations réalisées, nous nous sommes intéressés aux intrusions dans la stratosphère d'aérosols issus de feux de forêt et nous avons montré qu'elles conduisent à une forte augmentation du nombre de particules. Enfin, dans un cadre international, nous avons participé à la validation des instruments de la mission ACE (FTS, MAESTRO, Imager) à l'aide de SAGE III et de SPIRALE. Cela nous a permis de valider certains produits (O3 et NO2 de FTS et MAESTRO), d'en invalider d'autres (CEA d'Imager) et de confirmer le désaccord pour NO2 entre mesures in situ et à distanceOne of the conclusions of the last IPCC reports is that the role of the stratosphere in the current climate change is not weil known. Consequently, stratospheric studies must continue. Solar occultation and in situ measurements are weil suited to these studies but it is necessary to validate them. First, we have developed our inversion algorithm of the SAGE III transmissions and we have compared our products (vertical profiles of O3 and N02 concentrations and of aerosol extinction coefficients (AEC)) to those from the officiaI algorithm and from a third algorithm. Good agreements are obtained between these inversions for ail species. Then, we have compared our products to those from correlative validated measurements obtained by satellite and balloon borne instrument (SPIRALE). Except CEA, results are satisfying. However, the comparison with in situ measurements from SPIRALE obtained on the edge of the polar vortex exhibits a disagreement for NO2 proving that the solar occultation method are not weil suited for reactive species in complex dynamical situation. Once these validations carried out, we have studied the stratospheric intrusions of aerosols resulting from forest fires and we have shown that they lead to a strong increase in the number of particles. Finally, in an international framework, we have taken part in the validation of the instruments of the ACE mission (FTS, MAESTRO and Imager) with SAGE III and SPIRALE data. That enabled us to validate sorne products (O3 and NO2 from FTS and MAESTRO), to invalidate others (CEA from Imager) and to confirm the discrepancy for NO2 between in situ and remote measurements
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Archambault, Théo. "Deep learning for sea surface height reconstruction from multi-variate satellite observations." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS253.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat porte sur la reconstruction d'images satellites de la surface de l'océan à partir de mesures éparses et bruitées. Son objectif est l'estimation de la hauteur de la mer (SSH), une variable importante pour approximer les courants de surface. Elle est actuellement mesurée par des altimètres pointant au nadir, laissant de nombreuses zones non observées. Les cartes complètes de SSH sont produites en utilisant des interpolations optimales linéaires présentant une faible résolution effective.D'autre part, la température de surface de la mer (SST) est observée sur des zones plus étendues et est physiquement liée aux courants géostrophiques à travers l'advection.Cette thèse explore les algorithmes d'apprentissage profond pour estimer les champs de SSH. En s'appuyant sur des années de données de simulation et d'observations, les réseaux neuronaux profonds sont capables d'apprendre des relations complexes entre les variables SSH et SST. Nous utilisons ces algorithmes ainsi que les observations de température, pour reconstruire la SSH d'abord dans une perspective de réduction d'échelle sur une simulation physique. Ensuite, nous considèrerons le problème de son interpolation sur des données de simulation et d'observation, en nous concentrant particulièrement sur la manière de transférer l'apprentissage dans des contextes opérationnels. Enfin, nous adaptons notre méthode pour produire des estimations en temps réel et des prévisionsThis Ph.D. thesis focuses on reconstructing satellite images of the ocean surface from sparse and noisy measurements. Our objective is the Sea Surface Height (SSH), an important variable to estimate surface currents. It is retrieved through nadir-pointing altimeters, leaving important observation gaps due to their remote sensing technology. Complete SSH maps are produced using linear Optimal Interpolations with low effective resolution.On the other hand, Sea Surface Temperature (SST) products have much higher data coverage, and SST is physically linked to geostrophic currents through advection.This thesis explores deep learning algorithms to estimate SSH fields. Relying on years of data from simulation and observations, deep neural networks are able to learn complex relationships between SSH and SST variables. Using these algorithms and SST observations, we first enhance SSH mapping from a downscaling perspective on a physical simulation. Then, we tackle the SSH interpolation problem on simulation and observation data, with a particular focus on how to transfer the learning in operational settings. Finally, we adapt our method to produce near real-time and forecast estimations
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Bovchaliuk, Valentyn. "Aerosols properties as retrieved from the GARRLIC synergetic approach applied to multi wavelength Raman LiDAR observations performed over Lille and Dakar sites." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10145/document.
Full textAbstract:
Les aérosols sont une composante très variable de l’atmosphère terrestre et font l’objet d’une attention croissante de la communauté scientifique et de la société. Depuis 2005, le LOA développe une activité reconnue en instrumentation, observation et inversion LiDAR pour la mesure des profils verticaux des paramètres descriptifs de ces aérosols. Depuis 2011, cette nouvelle thématique est soutenue par le projet européen ACTRIS (Aerosol Cloud and Trace gas Infrastructure) et le Labex CaPPA (Chemical And Physical Processes in the Atmosphere). Le premier objectif de cette thèse visait à déployer un nouveau LiDAR multi-longueur d’onde-Raman-polarisé, LILAS, d’une part sur la plateforme de mesures atmosphériques de l’université de Lille et d’autre part sur la station de géophysique de l’IRD à Dakar dans le cadre de la campagne de terrain SHADOW-2. Le second objectif visait à restituer puis étudier les propriétés optiques et microphysiques des couches aérosols détectées. Une méthodologie d’inversion innovante GARRLIC/GRASP a été mise en oeuvre et améliorée pour interpréter une série d’évenements aérosols (pollution locale, poussières minérales d’origine désertique transportées jusqu’à Lille mais également observés à Dakar, proche des zones sources). Cette nouvelle technique d’inversion combine les mesures primaires issues de la photométrie solaire (epaisseur optique et luminance spectrales) avec les profils de retrodiffusion LiDAR à 355, 532 et 1064 nm. Les propriétés des aérosols ambiants étant également fonction de l’humididité atmosphérique, une dernière partie a porté sur la mesure du profil de rapport de mélange de la vapeur d’eau accessible à partir de LILASAerosol particles are a highly variable component of the atmosphere and are now studied by a wide community. Since 2005, LOA is developing a recognized expertize in LiDAR observation devoted to aerosols profiling. Since 2011 this activity is supported by ACTRIS (Aerosol Cloud and Trace gas Infrastructure) and CaPPA (Chemical And Physical Processes in the Atmosphere) projects. The first objective of this work was to built, set up and characterize a new multi-wavelength Raman Polarized LiDAR (LILAS) operating at LOA observation platform located on the Campus. This system has also been operated during the SHADOW-2 field campaign (2015-2016) at Dakar (IRD station, Senegal). The second objective of the thesis consisted in developing aerosols retrievals and analyzing aerosols retrievals in term of optical and microphysical properties. An innovating synergetic approach (GARRLIC/GRASP) has been used and improved to interpret several aerosol events (local pollution, mineral dust transported to Lille and mineral dust detected at Dakar, close to sources). This new technique is combining primary data obtained from sun/sky photometer (spectral AOD and spectral radiance) and elastic LiDAR backscattering profiles (355, 532 and 1064 nm). Ambient aerosols properties being also sensitive to the atmospheric humidity, a last part of the work has be devoted to profiling water vapor mixing ratio from LILAS night time data
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Lévy, Léa. "Propriétés électriques des roches volcaniques altérées : observations et interprétations basées sur des mesures en laboratoire, terrain et forage au volcan Krafla, Islande." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEE002/document.
Full textAbstract:
Afin de cartographier la structure souterraine des volcans et détecter des ressources géothermiques de haute température, on utilise souvent l’imagerie de résistivité électrique. La résistivité électrique des volcans est affectée par plusieurs facteurs: volume et salinité de l’eau interstitielle, abondance de minéraux conducteurs, température de la roche et présence de magma. Ce travail de thèse tente de contraindre l'interprétation des structures de résistivité électrique autour des volcans actifs, afin de développer des outils innovants pour l'exploration des ressources géothermiques. La contribution des minéraux conducteurs est au cœur de la thèse: conducteurs ioniques solides (minéraux argileux, en particulier la smectite) ou semi-conducteurs électroniques (pyrite, oxydes de fer), mais l’influence de la porosité, de la salinité, de la température et de la présence de magma est aussi étudiée. La thèse utilise le volcan Krafla comme terrain d’étude pour affiner les interprétations des structures de résistivité électriques, du fait de la disponibilité de carottes, de données, de bibliographie et d’infrastructure. La smectite et la pyrite sont formées par altération hydrothermale des roches volcaniques et témoignent ainsi des convections hydrothermales. Les oxydes de fer en revanche sont plutôt formés lors de la cristallisation du magma et sont dissous lors des circulations hydrothermales. La contribution de la smectite à la conductivité électrique de roches volcaniques, saturées en eau à différentes salinités, est d'abord étudiée en laboratoire (à température ambiante) par spectroscopie d’impédance électrique « résistivité complexe ». Des variations non linéaires de la conductivité électrique à 1 kHz avec la salinité sont observées et discutées. La conduction interfoliaire est suggérée comme un mécanisme important par lequel la smectite conduit le courant électrique. L'influence de la pyrite et des oxydes de fer sur les effets de polarisation provoquée est ensuite analysée en utilisant l'angle de phase de l'impédance, qui dépend de la fréquence. Un angle de phase maximal supérieur à 20 mrad est attribué à la pyrite si la roche est conductrice et aux oxydes de fer si la roche est résistive. L'angle de phase maximal augmente d'environ 22 mrad pour chaque pourcent de pyrite ou d'oxyde de fer. Ces résultats de laboratoire en domaine fréquentiel sont appliqués à l’interprétation de tomographies de résistivité complexe sur le terrain en domaine temporel. Smectite, pyrite et oxydes de fer ont pu être identifiés jusqu'à 200 m de profondeur. La température in-situ, plus élevées qu’en laboratoire, semble augmenter la conductivité de la smectite. De manière générale, la tomographie de résistivité complexe est recommandée comme méthode complémentaire aux sondages électromagnétiques pour l'exploration géothermiqueElectromagnetic soundings are widely used to image the underground structure of volcanoes and look for hightemperature geothermal resources. The electrical resistivity of volcanoes is affected by several characteristics of rocks: volume and salinity of pore fluid, abundance of conductive minerals, rock temperature and presence of magma. This thesis aims at improving the interpretation of electrical resistivity structures around active volcanoes, in order to develop innovative tools for the assessment of geothermal resources. I focus on conductive minerals, which can either be solid ionic conductors (clay minerals, in particular smectite) or electronic semi-conductors (pyrite and iron-oxides), but I also investigate the effects of porosity, salinity, temperature and presence of magma. I use Krafla volcano as a laboratory area, where extensive literature, borehole data, core samples, surface soundings and infrastructures are available. Smectite and pyrite are formed upon hydrothermal alteration of volcanic rocks and thus witness hydrothermal convection. On the other hand, iron-oxides are mostly formed during the primary crystallization of magma and dissolved by hydrothermal fluids. The contribution of smectite to the electrical conductivity of volcanic rocks saturated with pore water at different salinity is first investigated in the laboratory (room temperature) by electrical impedance spectroscopy “complex resistivity”. Non-linear variations of the conductivity at 1 kHz with salinity are observed and discussed. Interfoliar conduction is suggested as an important mechanism by which smectite conducts electrical current. The influence of pyrite and iron-oxides on induced polarization effects is then analyzed, using the frequency-dependent phase-angle of the impedance. A maximum phase-angle higher than 20 mrad is attributed to pyrite if the rock is conductive and to ironoxides if the rock is resistive. The maximum phase-angle increases by about 22 mrad for each additional per cent of pyrite or iron-oxide. These laboratory frequency-domain findings are partly upscaled to interpret field time-domain complex resistivity tomography at Krafla: smectite, pyrite and iron-oxides can be identified down to 200 m. The in-situ temperature, higher than in laboratory conditions, appears to significantly increase the conductivity associated to smectite. In general, time-domain complex resistivity measurements are recommended as a complementary method to electromagnetic soundings for geothermal exploration
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Richer, de Forges Anne. "Exploration du potentiel de données d'observations de terrain pour caractériser ou cartographier des propriétés ou des comportements des sols." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2024. http://www.theses.fr/2024ORLE1049.
Full textAbstract:
Lors de l'élaboration de cartographies des sols ou de la description des sols sur le terrain, de très nombreuses variables sont observées, collectées et enregistrées en base de données. Au fil du temps, ces données sur les sols deviennent disponibles en masse mais certaines n'ont jamais été étudiées dans leur globalité, ni valorisées pour caractériser ou cartographier des propriétés, des fonctionnements ou des comportements des sols. Ces données sont essentiellement qualitatives et souvent ordinales. L'hypothèse de notre travail est qu'il est possible de catégoriser ces variables, de les mettre en relation avec des données quantitatives et de les valoriser en cartographie des sols par modélisation statistique (ou digital soil mapping : DSM).Nous évaluons le bénéfice de l'apport de ces données incertaines en prenant deux exemples fondés sur la texture et la compacité. Nous simulons les conséquences d'utilisation de la texture de terrain sur la calibration et les performances d'une fonction de pédotransfert. Nous montrons également le potentiel important de cette donnée en DSM, tant comme donnée d'entrée, que comme donnée de validation de prédictions de fractions granulométriques. Cette masse de données, de sources parfois hétégogènes, permet également de révéler des structures spatiales non capturées par les variables quantitatives disponibles. Nous utilisons un test de terrain d'estimation de la compacité des sols pour mettre en évidence des clusters de comportement physique qui sont ensuite interprétés et cartographiés à l'échelle nationale.Par ces exemples, nous démontrons que l'utilisation en masse de données qualitatives peut apporter de nouvelles connaissances et être valorisée par l'exploration et le DSM. Nous confirmons également le potentiel de données issues de la télédétection, telle que la spectrogammamétrie aéroportée, comme covariable pour le DSM de la granulométrie des horizons de surface des sols. Nous montrons en particulier qu'il est possible d'extraire des bases de données des informations utilisables et spatialisables à partir de données qualitatives incertaines, sans nécessairement recourir à de nouvelles acquisitions plus coûteusesWhen carrying soil survey or describing soils in the field, a large number of variables are observed, recorded and stored in databases. Over time, this data on soils becomes available overwhelmingly. However, this data has never been studied in its entirety, nor used to characterize or map soil properties, functioning or behavior. These data are essentially qualitative and often ordinal. The hypothesis of our work is that it is possible to categorize these variables, to relate them to quantitative data and to use them in digital soil mapping (DSM).We evaluate the benefit of the contribution of this uncertain data by taking two examples based on soil texture and compactness. We simulate the consequences of using the hand-feel texture on the calibration and performance of a pedotransfer function. We also show the significant potential of this data in DSM of particle-size fractions, both as input data and as validation data. This mass of data, sometimes from heterogeneous sources, also makes it possible to reveal spatial structures not captured by the available quantitative variables. We use a field test to estimate soil compactness to bring out clusters of physical behavior which are then interpreted and mapped on a national scale.Through these examples, we demonstrate that the mass use of qualitative data can provide new knowledge and be enhanced by exploration and the DSM. We also confirm the potential of data from remote sensing, such as airborne spectrogammametry, as a covariate for the DSM of particle-size of topsoil. In particular, we show that it is possible to extract usable and spatially relevant information from uncertain qualitative data, without necessarily resorting to new, more costly acquisitions
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Hatam, Chavari Yaghoub. "Etablissement des nouveaux réseaux multi-observations géodésiques et gravimétriques, et détermination du géoïde en Iran." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20089.
Full textAbstract:
Iran couvre une grande superficie en longitude entre les méridiens 44°E et 64°E et en latitude entre les parallèles 25°N et 40°N. la cartographie de champ de pesanteur sur l'Iran est de première importance pour des considérations d'ordre géodésique, géophysique et géodynamique. Dans cette thèse, les mesures de pesanteur sont utilisées pour déterminer le géoïde gravimétrique sur l'Iran. Ce géoïde est couplé à la mesure de hauteur GPS et d'altitude (nivellement) pour réaliser une surface verticale opérationnelle sur le territoire Iranien. La contribution aux principaux travaux géodésiques et gravimétriques réalisés ces dernières années porte sur l'établissement: 1) du réseau national de gravimétrique absolu de l'Iran (NAGNI09), 2) de la ligne nationale d'étalonnage de gravimétrique de l'Iran (NGCLI10), 3) du réseau multi- observations géodésiques et gravimétriques de l'Iran (MPGGNI10). Le réseau gravimétrique absolu, comporte 24 stations où la mesure de la pesanteur a été réalisée à l'aide de gravimètres FG5, avec une précision meilleure que 5 Gal. La répétition des observations sur deux sites entre 2000 et 2007 met en évidence des variations inter-annuelles de la pesanteur en relation avec l'évolution du contenu en eau du sous-sol et (ou) la déformation tectonique. Le réseau a servi de point d'appui pour la réalisation du réseau géodésique et gravimétrique MPGGNI10 de maille 55 km sur lequel a été mesuré la pesanteur à l'aide des gravimètres relatifs CG5 et CG-3/M, la hauteur de GPS et l'altitude avec une précision respectivement de 0.010 mGal, 0.03 m et . La technique de retrait- restauration couplée à la méthode de condensation de Helmert a permis de calculer un nouveau modèle de géoïde gravimétrique, IRGeoid10, avec une précision absolue et relatif respectivement de l'ordre de 0.26 m et 2.8 ppm. Ce géoïde est ajusté aux points GPS nivelés pour définir un nouveau référentiel des altitudes sur l'IranIran covers a large area limited in longitude by the meridians 44°E and 64°E and in latitude by the parallels 25°N and 40°N. Mapping a new gravity field over Iran is the first important data for geodetic, geophysical and geodynamical considerations. In this thesis, the gravity measurements are used to determine the gravimetric geoid over Iran. This geoid is coupled with the GPS height and altitude (levelling) to realize an operational vertical surface at the territory of Iran. The contribution of the principal geodetic and gravimetric works realized in recent years are the establishment of: 1) the national absolute gravity network of Iran (NAGNI09), 2) the national gravity calibration line of Iran (NGCLI10) and 3) the multi-observations geodetic and gravimetric network of Iran (MPGGNI10). The absolute gravity network consists in 24 stations where the gravity measurement has been realized with the help of gravimeters FG5, with a precision better than 5 Gal. The repetition of the observations at two stations between 2000 and 2007 makes obvious the inter-annual variations of gravity in relation of the amount of underground water changes and (or) tectonic deformation. The absolute gravity network has served the base stations for the realization of the MPGGNI10 geodetic and gravimetric network with a mesh of 55 km, at which the gravity is measured with the help of relative gravimeters CG-5 and CG-3/M, the GPS height and the altitude with a precision of 0.010 mGal, 0.03 m, and respectively. The remove-restore technique coupled with the Helmert's condensation method is chousen to compute a new gravimetric geoid model, IRGeoid10, with a absolute and relative precision of the order of 0.26 m and 2.8 ppm respectively. The gravimetric geoid is adjusted at the GPS/levelling points to define new vertical reference surface over Iran
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Gresse, Marceau. "Imagerie géophysique (électrique et sismique) haute résolution et modélisation du système hydrothermal superficiel de la Solfatare de Pouzzoles, Italie du Sud. Application à l’étude des processus hydrothermaux." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU035/document.
Full textAbstract:
Les Champs Phlégréens, situés dans la métropole napolitaine (Italie du sud), forment l’une des plus grandes structures volcaniques au monde. Depuis 1950, ce complexe volcanique manifeste un regain d’activité, qui s’est amplifié au cours de la dernière décennie. Cette accélération s’exprime au travers d’une intensification de la sismicité, de la déformation du sol ainsi qu’une extension de la zone de dégazage. L’ensemble des récentes études s’accorde à dire que le système s’achemine actuellement vers un point critique, sans toutefois pouvoir préciser quand et où pourrait avoir lieu une éventuelle éruption. Cette difficulté à prédire l’état réel du système est principalement associée à la présence d’un système hydrothermal relativement développé. Aux Champs Phlégréens, il est en effet difficile de déconvoluer les signaux provenant du forçage magmatique de ceux résultant de la réponse hydrothermale. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer les connaissances actuelles du système hydrothermal superficiel du volcan de la Solfatara, lieu où se concentre actuellement la reprise d’activité. Pour cela, une approche multidisciplinaire a été menée en deux phases : l’imagerie géophysique du volcan puis la modélisation de son système hydrothermal.La tomographie haute-résolution de résistivité électrique 3-D du cratère a permis de reconnaître les principales formations géologiques et leurs connexions avec les structures et écoulements hydrothermaux. L’interprétation du modèle de résistivité électrique a été réalisée grâce à un ensemble de mesures superficielles complémentaires : flux de CO2, température, potentiel spontané, capacité d’échange cationique et pH du sol. Deux panaches à dominante liquide ont été identifiés : la mare de boue de la Fangaia et la fumerole de Pisciarelli. À la Fangaia, une étude conjointe des modèles de résistivité électrique et de vitesses du sous-sol (obtenues par l’INGV) établit la présence de forts gradients, à la frontière entre panache hydrothermal et zone de dégazage diffus. Au niveau du principal secteur fumerolien, le modèle de résistivité électrique et la localisation des sources acoustiques révèlent clairement l’anatomie d’une zone fumerolienne. Deux conduits séparés, saturés en gaz, alimentent les fumeroles de Bocca Grande et de Bocca Nuova, depuis un même réservoir de gaz situé à ~50 mètres de profondeur. L’intense dégazage diffus produit à proximité de ces fumeroles occasionne la condensation de vapeur. Le modèle de résistivité électrique met en évidence la circulation souterraine de cet important volume d’eau, canalisée à l’intérieur d’une zone fracturée.En utilisant l’ensemble de ces informations structurelles, un modèle thermodynamique des écoulements multiphasiques de la principale zone fumerolienne a été réalisé. Ce modèle reproduit fidèlement les observables des fumeroles : température, flux et rapport CO2/H2O. Il valide l’imagerie géophysique et confirme l’interaction entre la circulation d’eau de condensation et l’un des conduits fumeroliens. Ainsi, cette simulation explique, pour la première fois par un effet d’interaction superficiel, les différentes signatures géochimiques des deux fumeroles : Bocca Nuova et Bocca Grande. L’approche multidisciplinaire, employée dans cette thèse, constitue une nouvelle étape vers une meilleure connaissance des interactions hydrothermales. Celles-ci doivent être prise en compte dans l’objectif de réaliser des modélisations dynamiques précises permettant d’appréhender in fine l’état réel du système volcaniqueThe Campi Flegrei caldera is located in the metropolitan area of Naples (Italy), and it is one of the largest volcanic systems on Earth. Since 1950, this volcanic complex shows significant unrest, which accelerated over the last decade with a rise in the seismic activity, ground deformation, and the extent of the degassing area. Recent studies indicate that the volcanic system is potentially moving toward a critical state, although their authors remain unable to point out when and where a possible eruption could take place. The difficulty of predicting the real volcanic state is here mainly related to the hydrothermal system. Indeed, at the Campi Flegrei, it is difficult to separate the magmatic input signal from the hydrothermal response. Hence, the aim of this thesis is to improve our knowledge on the shallow hydrothermal system of the Solfatara volcano, where most of the renewal activity takes place. A multidisciplinary approach has been performed in two steps: first a geophysical imagery of the volcano and second the modeling of its hydrothermal system.The 3-D electrical resistivity tomography of the crater allows to recognize the main geological units, and their connection with hydrothermal fluid flow features. The interpretation of the resistivity model has been realized thanks to numerous soil complementary measurements: CO2 flux, temperature, self-potential, Cation Exchange Capacity and pH. We identify two liquid-dominated plumes: the Fangaia mud pool and the Pisciarelli fumarole. In the Fangaia area, the comparison between electrical resistivity and velocity models reveals strong gradients related to a sharp transition at the border between the hydrothermal plume and the high diffuse degassing region. Combining electrical resistivity model with hydrothermal tremor sources localization reveal the anatomy of the main fumarolic area. Two separated conduits, gas-saturated, feed the two fumaroles Bocca Grande and Bocca Nuova. These conduits originate from the same gas reservoir located 60 m below the surface. The intense degassing activity, produced in the vicinity of fumaroles, creates large amounts of vapor condensation. The resistivity model reveals this condensate circulation, within a fractured area.All these results are incorporated into a multiphase flow model of the main fumarolic area. The simulation accurately reproduces the fumaroles observables: temperature, flux and CO2/H2O ratio. The model validates the geophysical imagery and confirms the interaction between Bocca Nuova fumarolic conduit and the condensate flow. Hence, this simulation explains for the first time the distinct geochemical signature of the two fumaroles due to a shallow water-interaction. The multidisciplinary approach performed in this thesis constitutes a new step toward a better understanding of hydrothermal interactions. Those phenomena have to be taken into account in order to perform dynamic modelling, and thus apprehend the real state of the volcanic system
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Biaou, Angelbert. "De la méso-échelle à la micro-échelle : désagrégation spatio-temporelle multifractale des précipitations." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001573.
Full textAbstract:
Le passage de la méso-échelle, échelle des modèles de circulation générale GCM, de l'anglais "General Circulation Models", à la micro-échelle (échelle hydrologique), pour les précipitations, est un exercice assez complexe. Les champs de précipitations comme la plupart des champs géophysiques turbulents obéissent au concept d'invariance d'échelle, qui est une caractéristique principale des champs multifractals. Par ailleurs, il a été prouvé que le transfert d'énergie des grosses structures aux plus petites structures au sein d'un phénomène géophysique turbulent s'effectue de façon multiplicative (Kolmogorov, 1962; Mandelbrot, 1974 ...): un facteur aléatoire déterminant la fraction de flux transmis d'un gros tourbillon à un plus petit. Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet EDF "Prévisions saisonnières et Hydraulicité" dans la gestion de son parc hydroélectrique et a pour objectif la construction d'un modèle de désagrégation basé sur le principe d'invariance d'échelle des champs de précipitation, donc utilisant les propriétés des champs géophysiques mentionnées ci-dessus. Dans un premier temps, nous conduisons une analyse multifractale (Schertzer et Lovejoy , 1991) sur des séries pluviométriques de la France (243 séries pluviométriques au pas de temps de six minutes, constituées sur une dizaine d'années distribuées sur la France métropolitaine), ce qui nous permet de déduire les paramètres multifractals, dans le temps, dans l'espace ou dans le cas spatio-temporel. La seconde étape consiste à construire des cascades multifractales, à partir des valeurs saisonnières de pluies avec les paramètres déterminés dans la première étape. Le principe de cette deuxième partie consiste, à partir d'une prévision mensuelle sur des mailles de dimensions 243km×243km×32jours (correspondant à une anisotropie espace-temps de l'ordre de H=2/3 :x=y=t (3/2) ) voisines de celles des modèles de circulation générale (dimensions de l'ordre de 250km×250km×30jours) et à conduire la cascade multifractale, avec les paramètres multifractals préalablement déterminés, pour atteindre des valeurs de prévision sur des mailles de l'ordre de 1km×1km×1j. Les résultats obtenus devront faire l'objet d'un conditionnement orographique avant d'être comparés avec les valeurs réelles obtenues.
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Bouillon, Marie. "Températures atmosphériques homogènes dérivées des observations satellitaires IASI : restitution, variations spatio-temporelles et événements extrêmes." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2021SORUS317.pdf.
Full textAbstract:
Les instruments IASI, lancés en 2006, 2012 et 2018, observent des spectres de luminances du système Terre-atmosphère, à partir desquels il est possible de dériver les températures atmosphériques. L'organisation EUropéenne pour l'exploitation des SATellites MÉTéorologiques (EUMETSAT) calcule les températures de la surface et de l'atmosphère à partir des observations IASI depuis 2007. Afin d'améliorer la qualité des températures calculées, EUMETSAT a effectué plusieurs mises à jour de l'algorithme de traitement. Ce travail de thèse montre que ces mises à jour ont rendu la série de températures inhomogène et inadaptée à l'étude des variations de température sur le long terme. Une nouvelle série de températures atmosphériques a alors été calculée à partir des spectres IASI à l'aide d'un réseau de neurones artificiel. Les températures issues de ce réseau de neurones ont ensuite été validées avec les températures ERA5 et des températures observées par radiosondage. La validation montre une bonne concordance entre les trois jeux de données de 750 à 7 hPa. Cette nouvelle série homogène de températures atmosphériques a ensuite été utilisée pour observer les événements extrêmes qui ont eu lieu depuis 2007, en particulier les réchauffements stratosphériques soudains (SSW). Plusieurs SSW ont eu lieu depuis 2007, et il est possible d'observer les variations de températures et d'ozone lors de ces événements grâce aux observations IASI. Les températures permettent également d'observer les vagues de froid et les vagues de chaleur qui ont eu lieu ces dernières années. Finalement, les températures ont été utilisées pour calculer les tendances sur la période 2008-2020. On observe un réchauffement de la troposphère, en particulier dans la haute troposphère équatoriale et en Arctique, et dans la stratosphère au sud de 50°S grâce au lent rétablissement de la couche d’ozone. Dans le reste de la stratosphère, les températures diminuent. Les méthodes développées pendant cette thèse ont permis de créer une série de température homogène et indépendante, et elles pourront être appliquées à la suite de la mission IASI, ainsi qu'à la mission IASI-New Generation qui débutera en 2024The IASI instruments, launched in 2006, 2012 and 2018, observe radiance spectra from the Earth-atmosphere system, allowing us to retrieve atmospheric temperatures. The EUropean organisation for the exploitation of METeorological SATellites (EUMETSAT) computes surface and atmospheric temperatures from IASI observations since 2007. To improve the quality of the retrieved temperatures, EUMETSAT has performed several updates on the temperature processing algorithm. In this work, we show how the EUMETSAT temperature record is inhomogeneous and therefore not adapted to the study of temperatures on the long term. Therefore, a new atmospheric temperature product was computed from IASI spectra with an artificial neural network, using IASI radiances as input and ERA5 reanalysis temperatures as output. The temperatures retrieved with the neural network were validated against ERA5 temperatures and radiosounding temperatures. The validation showed good agreement between the three datasets from 750 to 7 hPa. At 2 hPa, the quality of the temperature products decreases because of the low amount of information on temperature within the IASI spectra at this altitude. This new homogeneous temperature record was then used to study extreme events, in particular Sudden Stratospheric Warmings (SSW). This work studies several SSWs that have happened since 2007, and shows that IASI is perfectly suited to study both temperature and ozone changes during these events. The temperatures were also used to observe the cold and heat waves that happened in the past few years. Finally, the temperatures were used to compute trends over the 2008-2020 period. The troposphere is warming, especially in the upper equatorial troposphere and in the Arctic. The stratosphere north of 50°S is also warming due to the slow ozone hole recovery. In the rest of the stratosphere, the temperatures are decreasing. This thesis presents an homogenous and independent temperature data record from IASI. The methods developed can and will be applied to the rest of the IASI mission and to its successor, the IASI-New Generation mission, which will launch in 2024
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Coopmann, Olivier. "Vers une meilleure assimilation des observations satellitaires infrarouges par le couplage des modèles météorologique et chimique." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30303.
Full textAbstract:
Le sondeur infrarouge hyperspectral IASI (Interféromètre Atmosphérique de Sondage Infrarouge) est l'instrument qui fournit le plus d'observations satellitaires au modèle de Prévision Numérique du Temps (PNT) ARPEGE (Action de Recherche Petite Échelle Grande Échelle) à Météo-France. Ce capteur a été développé conjointement entre le CNES (Centre National d'Études Spatiales) et EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) et est embarqué à bord des satellites défilants Metop-A, B et C. L'assimilation de ces observations requiert l'utilisation d'un Modèle de Transfert Radiatif (MTR) qui s'appelle RTTOV à Météo-France. Ce dernier utilise une connaissance a priori de l'état thermodynamique et chimique de l'atmosphère le plus probable pour simuler les observations IASI. À Météo-France, les champs d'ébauche thermodynamiques proviennent d'une prévision à courte échéance fournie par ARPEGE. Les ébauches de la composition chimique de l'atmosphère sont issues d'un unique profil vertical de référence pour chaque espèce chimique fourni par RTTOV. Cette approximation a un impact important sur la qualité des simulations et l'utilisation des observations satellitaires infrarouges pour la PNT. Les Modèles de Chimie Transport (MCT) sont capables de fournir des prévisions de la composition chimique de l'atmosphère. À Météo-France, ce MCT s'appelle MOCAGE. Ce travail de thèse propose une méthode permettant une meilleure assimilation des observations satellitaires infrarouges par un couplage des modèles météorologique et chimique. La première partie du travail consiste à évaluer la sensibilité des observations infrarouges à la chimie atmosphérique. Pour cela nous avons participé à la campagne de mesure APOGEE (Atmospheric Profiles Of GreenhousE gasEs) qui nous a permis de mesurer des profils in situ de CO2, CH4 et O3. Ces données ont été utilisées à la fois pour valider la qualité de nos simulations et comme données de vérification pour évaluer les prévisions de composition chimique atmosphérique issus de MCT. Nous avons par la suite encadré deux stagiaires de Master 1 pour réaliser une climatologie évolutive de CO2 afin d'améliorer l'utilisation des observations satellitaires infrarouges. De ces études, il ressort que la qualité des simulations dépend de la précision de l'ébauche chimique utilisée et que le constituant chimique ayant l'impact le plus important sur les simulations est l'ozone. La suite du travail de thèse s'est donc articulée autour de l'ozone. Une première étape a consisté à préparer l'assimilation de canaux IASI sensibles à l'ozone. [...]The Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) is the instrument that provides the most satellite observations to the ARPEGE (Action de Recherche Petite Échelle Grande Scale) Numerical Weather Prediction (NWP) model at Météo-France. This sensor was developed jointly by CNES (Centre National d'Études Spatiales) and EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) and is carried on board the Metop-A, B and C polar orbiting satellites. The assimilation of these observations requires the use of a Radiative Transfer Model (RTM) called RTTOV at Météo-France. The latter uses an a priori knowledge of the most likely thermodynamic and chemical state of the atmosphere to simulate IASI observations. At Meteo-France, the background thermodynamic fields come from a short-term forecast provided by ARPEGE but the information on the chemical composition of the atmosphere comes from a single vertical reference profile for each chemical species, provided by RTTOV. However, this approximation has a significant impact on the quality of simulations and the use of infrared satellite observations for NWP. Chemistry Transport Models (CTM) are able to provide forecasts of the chemical composition of the atmosphere. At Météo-France, this CTM is called MOCAGE. This thesis therefore proposes a method toward a better assimilation of infrared satellite observations by coupling meteorological and chemical models. The first part of the work was to evaluate the sensitivity of infrared observations to some atmospheric compounds. To do so, we participated in the APOGEE (Atmospheric Profiles Of GreenhousE gases) measurement campaign, which enabled us to measure in situ profiles of CO2, CH4 and O3. These data were used both to validate the quality of our simulations and as verification data to assess atmospheric chemical composition derived from CTM. We then supervised two Master 1 trainees to carry out an evolving climatology of CO2 in order to improve the use of infrared satellite observations. From these studies, it appears that the quality of the simulations depends on the accuracy of the chemical information used and the chemical component with the greatest impact on the simulations is ozone. Thus, the rest of the thesis work was therefore focused on ozone. A first step was to prepare the assimilation of ozone-sensitive IASI channels. This work has shown both that the use of realistic ozone information from a CTM can better simulate ozone-sensitive observations and provide additional information, simultaneously improving temperature, humidity and ozone analyses [Coopmann et al., 2018]. [...]
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Pellet, Victor. "Télédétection satellite du cycle de l'eau. De l'optimisation du traitement des observations à l'intégration des produits restitués." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS277.
Full textAbstract:
L'observation satellite offre l'opportunité unique d'une couverture globale et d'un suivi temporel continu en météorologie et climatologie. On rencontre toutefois de nombreuses difficultés dans leur exploitation, ce qui requiert l'utilisation de techniques d'optimisation dans les diverses étapes de leur traitement. On traitera dans cette thèse deux questions : (1) au niveau du traitement des données satellite, en amont de la chaîne de restitution, et (2) en aval, pour l'intégration des multiples produits satellites disponibles. On propose ainsi une nouvelle approche de compression/sélection de canaux (les « Bottlenecks Channels ») pour réduire la dimension des données hyper-spectrales (dans l'infrarouge avec l'instrument IASI et dans les microondes pour un nouveau concept de sondeur). On développe également un nouveau schéma d'intégration de multiples produits satellites pour l'étude du cycle de l'eau (surface, océan et atmosphère). Cette approche d'intégration permet de rendre plus cohérentes les composantes du cycle de l'eau. Elle est présentée ici dans le contexte du cycle de l'eau méditerranéenSatellite observation offers the unique opportunity for global coverage and continuous temporal monitoring in meteorology and climatology. However, there are many difficulties in their exploitation, which requires the use of optimization techniques at the different steps of their processing. This thesis will deal with two questions: (1) the processing of satellite data before the restitution, and (2) the integration of the multiple satellite products available. A new approach for channel compression/selection (Bottlenecks Channels) is proposed to reduce the dimension of hyperspectral data (in the infrared with the IASI instrument and in microwaves for a new sounder concept). A new scheme is also developed to integrate multiple satellite products for the study of the water cycle (surface, ocean and atmosphere). This integration approach makes the components of the water cycle more coherent to each other. It is presented here in the context of the Mediterranean water cycle
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Vincens, Eric. "Estimation des tassements des sols sous séismes." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1784_evincens.pdf.
Full textAbstract:
L'étude des tassements des milieux granulaires sous sollicitation sismique, bien que n'ayant pas retenue l'attention de nombreux chercheurs par le passé, apparaît cruciale si l'on veut garantir la bonne tenue de remblais, digues ou terrains sur lesquels reposent certains ouvrages à risques. Ainsi, notre travail a-t-il d'abord consisté en l'étude de mouvements californiens au rocher, certaines caractéristiques ou généralités ont été dégagées permettant d'envisager une modélisation du mouvemenst sismique par un processus aléatoire défini par sa Densité Spectrale de Puissance. En effet, l'utilisation d'enregistrements réels dans toute étude sismique est restreinte à la représentativité de ces derniers. Il est alors parfois préférable de considérer un mouvement rendant compte de la réalité de manière plus globalisante, ce que nous nous sommes proposé de faire. Les paramètres du modèle de Clough-Penzien, représentation analytique de la Densité Spectrale de Puissance ont été trouvés à l'aide des spectres standards NRC puis AFPS. L'autre étape a abouti au choix d'un modèle simple de densification des sols qui met en avant le rôle prépondérant du cumul du déviateur des déformations. En constatant qu'il était posssible d'approcher de manière convenable la valeur des tassements issus d'un calcul élastique linéaire équivalent, nous avons proposé une formulation analytique simple du tassement. Cette formulation a l'avantage d'éviter tout calcul transitoire mais nécessite néanmoins la connaissance du spectre de réponse (Sa) à 10 % ainsi que la durée de la phase forte du mouvement. Notre approche est celle qui est généralement privilégiée dans le cadre d'un avant-projet parasismique. Enfin, elle nous a permis de proposer un nouveau facteur rendant compte du pouvoir endommageant de tout mouvement sismique aboutissant à une possible classification ou comparaison de ces derniers. Classiquement, il est supposé que seul le mouvement sismique permet de rendre compte de l'endommagement d'un système ; nous pensons qu'il est nécessaire de faire intervenir certaines caractéristiques du système pour atteindre ce butEstimating the settlements of soil profiles is of major interest if one wants to guarantee dam stability or durability of structures in areas subjected to earthquakes. But this point wasn't investigated by recent researchers and needed further developments. First of all, our work consisted in studying Californian accelerograms recorded on bedrock. Some characteristics and properties were drawn so that a modelisation of the seismic movement could be established by a random process. Indeed, deterministic records are linked to problems of representativity. More often, it's better to use an artificial record that accounts for global phenomena, which we intended to do herein. So, an earthquake can be represented by a limited duration segment of a stationary random process. We've chosen the one proposed by Clough-Penzien, the function parameters were found so that the articial time excitation generated be compatible with design response spectra NRC or AFPS. The second part of this work was to propose a simple soil densification law, the one chosen puts forward the major role of the cumulative deformation deviator in the process. An analytical evaluation of settlements was pointed out so that it approaches the results given by an equivalent linear elastic method in a satisfactory way. Our method prevents any transient computation and only needs the computation of the response spectra Sa (10 %) as well as the strong duration of the movement. This analytical formulation of the settlements is a preliminary design solution of the problem, a method commonly used. Then, we proposed a new parameter related to potential damages that can be observed after earthquakes resulting in a possible classification or comparison between accelerograms. Usually, this classification is only performed in studying accelerograms, we pointed out that some characteristics of the system observed must be included to achieve it
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Schlögel, Romy. "Quantitative landslide hazard assessment with remote sensing observations and statistical modelling." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAH009/document.
Full textAbstract:
La création d’inventaires de glissements de terrain sert de base à l’évaluation quantitative de l’aléa et à la gestion du risque. Les cartes d’inventaires de mouvements gravitaires sont produites en utilisant des méthodes conventionnelles (campagnes de mesures de terrain, interprétation visuelle de photographies aériennes) et par des techniques de télédétection plus innovantes. Une des techniques les plus prometteuses pour la détection et la cartographie des glissements de terrain fait appel à la mesure de la déformation du sol par interférométrie radar satellitaire (InSAR). Cette thèse est consacrée à la constitution d’un inventaire multi-dates à partir de données multi-sources (incluant les données InSAR) en vue d’évaluer de façon quantitative l’aléa glissement de terrain. Les méthodes associent l’analyse de produits d’Observation de la Terre et des modélisations statistiques pour la caractérisation de l’aléa dans la vallée de l’Ubaye, une région rurale et montagneuse des Alpes du Sud. Elles ont été développées à l’échelle du versant (1:5.000-1:2.000) et à l’échelle régionale (1:25.000- 1:10.000). Pour la création des inventaires, cette étude propose une interprétation combinée de séries temporelles d’images SAR, de photographies aériennes, de cartes géomorphologiques, de rapports historiques et de campagnes de terrain. A l’échelle locale, une méthodologie d'interprétation guidée par la géomorphologie et utilisant l’InSAR a été proposée pour identifier les champs de déplacement des glissements de terrain et mesurer leur évolution. A l’échelle régionale, la distribution spatio-temporelle des glissements de terrain a été caractérisée et l’aléa a été calculé à partir des probabilités d’occurrence spatiale et temporelle pour une intensité donnée des phénomènes. L’occurrence spatiale est estimée grâce à un modèle multivarié (régression logistique). L’occurrence temporelle des mouvements gravitaires est évaluée grâce à un modèle de probabilité de Poisson permettant de calculer la probabilité de dépassement (incluant ou non un seuil de surface) pour plusieurs périodes de retour. Plusieurs unités d'analyse spatiale ont été utilisées pour la modélisation ; les résultats démontrent clairement leur influence sur les résultats. L’analyse de l’aléa a été réalisée sur quelques cas spécifiques. Des relations entre les (ré)activations de glissements de terrain et les facteurs déclenchants sont proposéesThe analysis of landslide inventories is the basis for quantitative hazard assessment. Landslide inventory maps are prepared using conventional methods (field surveys, visual interpretation of aerial photographs) and new remote sensing techniques. One of the most promising techniques for landslide detection and mapping is related to the measurement of the ground deformation by satellite radar interferometry (InSAR).This doctoral thesis is dedicated to the preparation of a multi-date inventory, from multi-source data, including InSAR, for a quantitative assessment of landslide hazard. The methods associate the analysis of Earth Observation products and statistical modelling for the characterization of landslide hazard in a rural and mountainous region of the South French Alps. They have been developed at the slope (1:5000-1:2000) and the regional (1:25.000-1:10.000) scales. For the creation of a multi-date inventory, this study developed a combined interpretation of time series of SAR images, aerial photographs, geomorphological maps, historical reports and field surveys. At the slope-scale, a geomorphologically-guided methodology using InSAR was proposed to identify landslide displacement patterns and measure their kinematic evolution. At regional scale, spatio-temporal distribution of landslides is characterised and hazard is assessed by computing spatial and temporal probabilities of occurrence for a given intensity of the phenomena. The spatial occurrence is evaluated using a multivariate model (logistic regression). The temporal occurrence of landslide is estimated with a Poisson probability model to compute exceedance probabilities for several return periods. Different mapping units were used in the modelling, and their influence on the results is discussed. Analysis of landslide hazard is then proposed for some particular hotspots. Relationships between landslide (re)activations and triggering factors are envisaged
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Saraswati, Anita Thea. "Development of a Numerical Tool for Gravimetry and Gradiometry Data Processing and Interpretation : application to GOCE Observations." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG077/document.
Full textAbstract:
Aujourd’hui, la communauté scientifique dispose de jeux de données gravimétriques avec une précision et une résolution spatiale sans précédent qui améliorent nos connaissances du champ gravitationnel terrestre à différentes échelles et longueurs d’ondes, obtenues de mesures du sol à des satellites. Parallèlement à la gravimétrie, l’avancement des observations par satellite fournit à la communauté des modèles d’élévation numérique plus détaillés pour refléter la géométrie de la structure terrestre. Ensemble, ces nouveaux jeux de données offrent une excellente occasion de mieux comprendre les structures et la dynamique de la Terre à l’échelle locale, régionale et mondiale. L'utilisation et l'interprétation de ces données de haute qualité exigent le raffinement des approches standards dans le traitement et l'analyse des données liées à la gravité. Cette thèse consiste en une série d’études visant à améliorer la précision du traitement des données de gravité et gravité de gravité gradients pour les études géodynamiques. Pour ce faire, nous développons un outil, appelé GEEC (Gal Eötvös Earth Calculator), pour calculer précisément les effets gravimétriques dues à tout corps de masse, indépendamment de sa géométrie et de sa distance par rapport aux mesures. Les effets de gravité et des gravité gradients sont calculés analytiquement en utilisant la solution intégrale linéaire d'un polyèdre irrégulier. Les validations aux échelles locale, régionale et mondiale confirment la robustesse des performances du GEEC, où la résolution du modèle, qui dépend à la fois de la taille de la masse corporelle et de sa distance par rapport au point de mesure, contrôle fortement la précision des résultats. Nous présentons une application pour évaluer les paramètres optimaux dans le calcul des gradients de gravité et de gravité dus aux variations de topographie. La topographie joue un rôle majeur dans l'attraction gravitationnelle de la Terre; par conséquent, l'estimation des effets topographiques doit être soigneusement prise en compte dans le traitement des données gravimétriques, en particulier dans les zones de topographie accidentée ou à grande échelle. Pour les études de gravité de haute précision à l'échelle mondiale, le processus de correction de la topographie doit prendre en compte l'effet topographique de la Terre entière. Mais pour les applications locales à régionales basées sur des variations relatives à l'intérieur de la zone, nous montrons que la topographie tronquée à une distance spécifique peut être adéquate, même si ignorer la topographie de cette distance peut générer des erreurs. Pour soutenir ces arguments, nous montrons les relations entre les erreurs relatives à la gravité, la distance de troncature de la topographie et l'étendue de la zone d'étude. Enfin, nous abordons le problème: les mesures GOCE sont-elles pertinentes pour obtenir une image détaillée de la structure d'une plaque de subduction, y compris sa géométrie et ses variations latérales? Les résultats du calcul des avec des modèles de subduction synthétiques calculés à l’altitude moyenne du GOCE (255 km) démontrent que les bords de subduction et les variations latérales du pendage produisent des variations des gradients détectables avec le jeu de données GOCE. Dans l'application à la zone de subduction Izu-Bonin-Mariana (IBM), la topographie et les effets bathymétriques ont été supprimés avec succès. Cependant, dans l'application au cas réel de la zone de subduction Izu-Bonin-Mariana, les caractéristiques géométriques du second ordre du slab sont difficiles à détecter en raison de la présence des effets crustaux restants. Ceci est dû à l'imprécision du modèle crustal global existant qui est utilisée, qui conduit à une élimination impropre de l'effet crustalNowadays, the scientific community has at its disposal gravity and gravity gradient datasets with unprecedented accuracy and spatial resolution that enhances our knowledge of Earth gravitational field at various scales and wavelengths, obtained from ground to satellite measurements. In parallel with gravimetry, the advancement of satellite observations provides the community with more detailed digital elevation models to reflect the Earth’s structure geometry. Together, these novel datasets provide a great opportunity to better understand the Earth’s structures and dynamics at local, regional, and global scales. The use and interpretation of these high-quality data require refinement of standard approaches in gravity-related data processing and analysis. This thesis consists of a series of studies aiming to improve the precision in the chain of gravity and gravity gradient data processing for geodynamic studies. To that aim, we develop a tool, named GEEC (Gal Eötvös Earth Calculator) to compute precisely the gravity and gravity gradients effects of due to any mass body regardless of its geometry and its distance from measurements. The gravity and gravity gradients effects are computed analytically using the line integral solution of an irregular polyhedron. The validations at local, regional, and global scales confirm the robustness of GEEC’s performance, where the resolution of the model, that depends on both size of the body mass and its distance from the measurement point, control strongly the accuracy of the results. We present an application for assessing the optimum parameters in computing gravity and gravity gradients due to topography variations. Topography has a major contribution in Earth gravitational attraction, therefore the estimation of topography effects must be carefully considered in the processing of gravity data, especially in areas of rugged topography or in large-scale studies. For high-accuracy gravity studies at a global scale, the topography correction process must consider the topography effect of the entire Earth. But for local to regional applications based on relative variations within the zone, we show that truncated topography at a specific distance can be adequate, although, ignoring the topography pas this distance could produce errors. To support these arguments, we show the relationships between gravity relative errors, topography truncation distance, and the extent of study zone. Lastly, we approach the issue: Are GOCE measurements relevant to obtain a detailed image of the structure of a subducting plate, including its geometry and lateral variation? The results of gravity gradient forward modelling using synthetic subduction models computed at GOCE’s mean altitude (255 km) demonstrate that both subduction edges and lateral variations of subduction angle produce gravity gradient variations that are detectable with GOCE dataset (∼100 km wavelength and 10 mE amplitude). However, in the application to the real case of Izu-Bonin-Mariana subduction zone, the second-order geometric features of the subducting plate are difficult to be detected due to the presence of the remaining crustal effects. This is caused by the inaccuracy of the existing global crustal model, that leads to inaccurate crustal effect removal
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Marchand, Jean-Louis. "Conditionnement de processus markoviens." Phd thesis, Rennes 1, 2012. https://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/2177e735-124d-45ce-b03e-04149f77439c.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est de décrire la loi conditionnelle d'un processus markovien multidimensionnel connaissant la valeur de certaines combinaisons linéaires de ses coordonnées à des instants donnés. La description recherchée consiste à mettre en évidence un processus de même type, facile à simuler, dont la loi est équivalente à la loi conditionnelle ciblée. La classe principalement étudiée est celle des processus à diffusion. Dans un premier temps, des techniques de grossissement de filtration (Jacod 1985) permettent de déterminer les paramètres de l'équation différentielle stochastique vérifiée par le processus conditionnel. Cependant, on s'aperçoit alors que la dérive n'est pas explicite, car celle-ci dépend des densités de transition du processus initial, inconnues en général. Ceci rend impossible,une simulation directe par exemple à l'aide d'un schéma d'Euler. Afin de pallier ce défaut, nous proposons une alternative, dans l'esprit de Delyon et Hu (2006). L'approche consiste à proposer une équation différentielle stochastique de paramètres explicites, dont la solution est de loi équivalente à la loi conditionnelle. Une application en collaboration avec Anne Cuzol et Etienne Mémin de l'INRIA, dans le cadre des écoulements fluides est également présentée. On applique la méthode proposée précédemment à un modèle stochastique inspiré des équations de Navier-Stokes. Enfin, la classe des processus markoviens à sauts est également abordéeThe aim of this work is to describe the conditional law of a multidimensional Markov process knowing linear combinations of its coordinates at given times. We are looking for a process of the same kind, whose law is equivalent to the targeted one. The diffusion processes represent the most studied process class in this thesis. We first use techniques of enlargement of filtrations (Jacod 1985) in order to determine the parameters of the conditional stochastic differential equation (SDE). This theoretical result does not allow direct simulation of conditional paths because of its drift. Indeed, this one depends on the transition density functions of the initial diffusion, and those functions are generally unknown. That is why, we provide an alternative, inspired by a Delyon & Hu(2006), consisting in proposing a SDE, whose law is equivalent to the targeted conditional distribution. Moreover, this SDE possesses explicit coefficents, and is easy to simulate thanks to an Euler scheme. Same kind of results are also established in the case of realpoint processes. An application in collaboration with Anne Cuzol and Etienne Mémin from the INRIA is also presented. It consists in applying the precedent result to a model, whose construction is based on 2D-Navier-Stokes equations
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Savas, Dilek. "Inverse modeling of NOx emissions in urbanized areas of the Northern hemisphere : application of the CIF-CHIMERE inversion system to OMI and TROPOMI observations." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2023. http://www.theses.fr/2023UNIP7010.
Full textAbstract:
Selon l'Organisation mondiale de la santé, l'exposition à la pollution de l'air ambiant serait à l'origine de 4,2 millions de décès prématurés par an dans le monde. Ce problème environnemental majeur est apparu au début du XXe siècle en raison de l'industrialisation et de l'urbanisation intenses des sociétés, obligeant les décideurs et les gouvernements à contrôler les émissions anthropiques de polluants atmosphériques. Depuis 1990, des initiatives importantes ont été prises dans les pays industrialisés, comme l'Europe, pour réduire les émissions de polluants en mettant en œuvre des stratégies d'atténuation. Plus récemment, la mise en œuvre de politiques d'atténuation a commencé à être observée dans des pays en développement comme la Chine. L'évaluation des politiques de réduction des émissions repose souvent sur des inventaires officiels, établis à partir des déclarations d'activités des émetteurs et de données statistiques. Cette approche dite "bottom up" estime les émissions en extrapolant les mesures des facteurs d'émission qui ne sont disponibles qu'à des résolutions spatiotemporelles réduites. Cette méthode conduit des incertitudes élevées, car elle ne tient pas compte de la grande variabilité spatio-temporelle des flux d'émission. En outre, les incertitudes liées aux inventaires des émissions entraînent des incohérences dans l'évaluation des stratégies les plus appropriées pour prévenir les épisodes de pollution atmosphérique. Par conséquent, il est important de pouvoir suivre avec précision l'évolution des émissions et la tendance des polluants pour évaluer les politiques de réduction. L'un des moyens prometteurs pour cela est l'approche par inversion atmosphérique, qui utilise les observations atmosphériques disponibles pour contraindre les émissions par le biais de la modélisation atmosphérique et de méthodes d'inversion. Cette approche dite "top down" apporte des informations complémentaires aux inventaires "bottom up". Elle estime les émissions tout en exploitant la grande variabilité spatio-temporelle des observations satellitaires et la puissance de calcul. Les oxydes d'azote (NOx=NO+NO2) sont parmi les polluants les plus réglementés en tant que précurseurs d'autres polluants atmosphériques, tels que l'ozone et les aérosols secondaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons tout d'abord mis en place et testé la capacité d'inversion des émissions quotidiennes de NOx du système de modélisation inverse CIF, couplé au modèle de chimie-transport CHIMERE et son adjoint, à une résolution modérée, en utilisant les observations du satellite OMI. Les résultats nous ont permis de déterminer les paramètres et les sensibilités du système CIF pour les inversions de NOx. Le système CIF-CHIMERE a d'abord été appliqué pour évaluer l'impact des fortes réglementations sur les émissions de NOx mises en place par la Chine depuis 2011. Nous avons assimilé les observations de NO2 des instruments du satellite OMI et estimé les émissions de NOx pour 2015 et 2019 avec une résolution de 50x50 km2 sur la Chine. L'année 2010 a été choisie comme base de référence ou inventaire a priori, car elle se situe juste avant la mise en œuvre des réductions d'émissions. Les résultats montrent que la réduction des émissions de NOx est limitée aux zones urbanisées et industrialisées tout en restant dans les limites des objectifs d'atténuation (10-15%). Les émissions de NOx estimées ont également été utilisées pour simuler les concentrations de NO2 en surface, et permettent d'améliorer légèrement la comparaison avec les mesures au sol. Le système CIF-CHIMERE a également été appliqué pour évaluer les changements abrupts des émissions de NOx en Europe causés par la pandémie de COVID-19. En particulier, nous avons exploré le potentiel d'assimilation des observations à haute résolution de TROPOMI NO2 pendant la période de confinement de 2020According to the World Health Organization, exposure to ambient air pollution is estimated to cause 4.2 premature deaths per year in urban and rural areas worldwide. Poor air quality also leads to damage to infrastructure, soil and water resources. This major environmental problem emerged at the beginning of the 20th century due to the intense industrialization and urbanization of societies, forcing policy makers and governments to control anthropogenic emissions of air pollutants. Since 1990, important initiatives have been taken in industrialized countries, such as Europe, to reduce emissions of pollutants by implementing mitigation strategies. More recently, the implementation of mitigation policies has started to be seen in developing countries such as China. The assessment of emission reduction policies is often based on official emission inventories derived from emitters' statements of activities and statistical data. This so-called bottom-up approach estimates emissions by extrapolating emission factor measurements that are only available in a sparse spatial and temporal network. This involves high uncertainties, as it does not incorporate the high spatiotemporal variability of emission fluxes. Besides, uncertainties in emission inventories lead to inconsistencies in the assessment of appropriate strategies to prevent air pollution episodes. Therefore, being able to accurately monitor the development of emissions and the trend of pollutants is an important issue for evaluating reduction policies. One of the promising ways to overcome this problem is the atmospheric inversion approach, which uses available atmospheric observations to constrain emissions through atmospheric modeling and the inversion system. This so-called top down approach brings complementary information to bottom-up inventories. It estimates emissions while exploiting the high spatiotemporal variability of the satellite observations and computational power. Nitrogen oxides (NOx=NO+NO2) are among the most regulated pollutants as precursors of other air pollutants, such as ozone and secondary aerosols. In the framework of this thesis, first, we set up and tested the daily NOx emission inversion capability of the state-of-art inverse modeling system CIF, embedded with the CHIMERE Chemistry Transport Model and its adjoint at moderate resolution using OMI satellite observations. The results lead us to determine the settings and sensitivities of the CIF system for the NOx inversions. The CIF-CHIMERE system was applied first to evaluate the impact of strong NOx emission regulations implemented by China since 2011 within its 5-year Plans. We assimilated NO2 observations from OMI satellite instruments and estimated NOx emissions for 2015 and 2019 with a resolution of 50x50 km2 over Eastern China. The year 2010 was chosen as a baseline or a priori bottom-up inventory, as it was just before the mitigation implementation. The results show that the reduction in NOx emissions is limited to urbanized and industrialized areas but remains within the mitigation targets (10-15%). The estimated NOx emissions were also used to simulate NO2 surface concentrations, and the inversion approach was found to improve the comparison with ground-based measurements slightly. The CIF-CHIMERE system was also applied to assess the abrupt changes in NOx emissions in Europe caused by the COVID-19 pandemic. In particular, we explored the potential of assimilating high-resolution TROPOMI NO2 observations during the 2020 lock-down period
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Marchand, Jean-Louis. "Conditionnement de processus markoviens." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00733301.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est de décrire la loi conditionnelle d'un processus markovien multidimensionnel connaissant la valeur de certaines combinaisons linéaires de ses coordonnées à des instants donnés. La description recherchée consiste à mettre en évidence un processus de même type, facile à simuler, dont la loi est équivalente à la loi conditionnelle ciblée.La classe principalement étudiée est celle des processus à diffusion. Dans un premier temps, des techniques de grossissement de filtration (Jacod 1985) permettent de déterminer les paramètres de l'équation différentielle stochastique vérifiée par le processus conditionnel. Cependant, on s'aperçoit alors que la dérive n'est pas explicite, car celle-ci dépend des densités de transition du processus initial, inconnues en général. Ceci rend impossible,une simulation directe par exemple à l'aide d'un schéma d'Euler. Afin de pallier ce défaut, nous proposons une alternative, dans l'esprit de Delyon et Hu (2006). L'approche consiste à proposer une équation différentielle stochastique de paramètres explicites, dont la solution est de loi équivalente à la loi conditionnelle. Une application en collaboration avec Anne Cuzol et Etienne Mémin de l'INRIA, dans le cadre des écoulements fluides est également présentée. On applique la méthode proposée précédemment à un modèle stochastique inspiré des équations de Navier-Stokes. Enfin, la classe des processus markoviens à sauts est également abordée.
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Eissa, Leila. "Utilisation de méthodes de l'astrogéodésie et de la géodésie spatiale pour des études de déformations de l’écorce terrestre : représentations de déformations et de leur degré de signification par des tenseurs régulièrement répartis." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1018/document.
Full textAbstract:
Les outils de la géodésie spatiale sont aujourd'hui très fortement impliqués dans les études géophysiques. Le champ de déformations horizontales d'un site d'étude est fourni par les vecteurs déplacement ou par un champ tensoriel. Ce dernier possède l'avantage d'être indépendant de tout référentiel, contrairement à ce qui est nécessaire pour exprimer les vecteurs vitesse. Néanmoins, les méthodes de calcul de tenseurs dépendent souvent d'une décomposition arbitraire en figures élémentaires à partir des points de mesures géodésiques. De plus, la représentation de ces tenseurs selon leurs axes principaux est d'une lecture et d'une interprétation assez difficiles et nécessitent un certain entraînement. Cette thèse traite, dans un premier temps, le problème de fournir un champ continu de déformations sous la forme des tenseurs régulièrement répartis, de façon peu dépendante des points de mesure, et dans un deuxième temps, de fournir une représentation cartographique intuitive de ces tenseurs avec, pour la première fois, une représentation simultanée de leur degré de significativité. L'estimation des incertitudes de la déformation obtenue est analysée selon deux points de vue : d'une part, une méthode de Monte Carlo est appliquée pour la détermination des barres d'erreurs liées aux mesures, son résultat permet le calcul de degré de significativité des tenseurs par comparaison des valeurs de tenseurs par rapport à leurs incertitudes, et d'autre part, une estimation des contraintes imposées par la géométrie de distribution des points de mesures qui est ensuite combinée avec la première source d'erreur. La nouvelle approche de représentation a été analysée via une enquête auprès d'un groupe de géophysiciens, en leur fournissant plusieurs possibilités de représentations. En se basant sur les résultats de cette enquête, nous avons pu valider la nouvelle représentation qui permet de mettre en évidence certains aspects mal mis en évidence par la représentation classique, et donc le choix des éléments graphiques de la carte permettant de fournir la représentation la plus intuitive possibleSpace geodesy tools are now strongly involved in geophysical studies. The horizontal deformation field for a region of interest is provided by two main methods : a velocity field and a strain tensor field. A strain tensors field solution has the advantage of being independent of the reference frame in which the velocities are expressed. Nevertheless, the current methods of calculation of a strain tensors field depend on the positioning of geodetic points. Furthermore, the current mapping method of tensors by their mains axis is not easy to read and to interpret, needing some training. This thesis is devoted to the problem of calculating a continuous field of regularly spaced strain tensors, and providing an intuitive mapping method of these tensors with a simultaneous representation of their significance level on the same map. The estimation of uncertainties related to the deformation field is made in two steps : firstly, a Monte Carlo method is applied for the calculation of uncertainties related to the measurements, its results allow to define the significance level of tensors by normalizing tensor's values with respect to their related uncertainties, then, the constraints coming from the distribution of the network of measurement points are calculated and combined with the first source of error. The new approach of mapping tensors was analyzed through an opinion survey by providing several possibilities of representation. The results of this opinion survey allowed us to validate this new mapping method by geophysicists for representing a deformation field, because it allows highlighting some aspects not well illustrated by the classical mapping method of tensors, and therefore choosing the graphical elements of the map which provide the best intuitive method of mapping a strain tensors field
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Shamambo, Daniel Chiyeka. "Assimilation de données satellitaires pour le suivi des ressources en eau dans la zone Euro-Méditerranée." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30143.
Full textAbstract:
Une estimation plus précise de l'état des variables des surfaces terrestres est requise afin d'améliorer notre capacité à comprendre, suivre et prévoir le cycle hydrologique terrestre dans diverses régions du monde. En particulier, les zones méditerranéennes sont souvent caractérisées par un déficit en eau du sol affectant la croissance de la végétation. Les dernières simulations du GIEC (Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) indiquent qu'une augmentation de la fréquence des sécheresses et des vagues de chaleur dans la région Euro-Méditerranée est probable. Il est donc crucial d'améliorer les outils et l'utilisation des observations permettant de caractériser la dynamique des processus des surfaces terrestres de cette région. Les modèles des surfaces terrestres ou LSMs (Land Surface Models) ont été développés dans le but de représenter ces processus à diverses échelles spatiales. Ils sont habituellement forçés par des données horaires de variables atmosphériques en point de grille, telles que la température et l'humidité de l'air, le rayonnement solaire et les précipitations. Alors que les LSMs sont des outils efficaces pour suivre de façon continue les conditions de surface, ils présentent encore des défauts provoqués par les erreurs dans les données de forçages, dans les valeurs des paramètres du modèle, par l'absence de représentation de certains processus, et par la mauvaise représentation des processus dans certaines régions et certaines saisons. Il est aussi possible de suivre les conditions de surface depuis l'espace et la modélisation des variables des surfaces terrestres peut être améliorée grâce à l'intégration dynamique de ces observations dans les LSMs. La télédétection spatiale micro-ondes à basse fréquence est particulièrement utile dans le contexte du suivi de ces variables à l'échelle globale ou continentale. Elle a l'avantage de pouvoir fournir des observations par tout-temps, de jour comme de nuit. Plusieurs produits utiles pour le suivi de la végétation et du cycle hydrologique sont déjà disponibles. Ils sont issus de radars en bande C tels que ASCAT (Advanced Scatterometer) ou Sentinel-1. L'assimilation de ces données dans un LSM permet leur intégration de façon cohérente avec la représentation des processus. Les résultats obtenus à partir de l'intégration de données satellitaires fournissent une estimation de l'état des variables des surfaces terrestres qui sont généralement de meilleure qualité que les simulations sans assimilation de données et que les données satellitaires elles-mêmes. L'objectif principal de ce travail de thèse a été d'améliorer la représentation des variables des surfaces terrestres reliées aux cycles de l'eau et du carbone dans le modèle ISBA grâce à l'assimilation d'observations de rétrodiffusion radar (sigma°) provenant de l'instrument ASCAT. Un opérateur d'observation capable de représenter les sigma° ASCAT à partir de variables simulées par le modèle ISBA a été développé. Une version du WCM (water cloud model) a été mise en œuvre avec succès sur la zone Euro-Méditerranée. Les valeurs simulées ont été comparées avec les observations satellitaires. Une quantification plus détaillée de l'impact de divers facteurs sur le signal a été faite sur le sud-ouest de la France. L'étude de l'impact de la tempête Klaus sur la forêt des Landes a montré que le WCM est capable de représenter un changement brutal de biomasse de la végétation. Le WCM est peu efficace sur les zones karstiques et sur les surfaces agricoles produisant du blé. Dans ce dernier cas, le problème semble provenir d'un décalage temporel entre l'épaisseur optique micro-ondes de la végétation et l'indice de surface foliaire de la végétation. Enfin, l'assimilation directe des sigma° ASCAT a été évaluée sur le sud-ouest de la FranceMore accurate estimates of land surface conditions are important for enhancing our ability to understand, monitor, and predict key variables of the terrestrial water cycle in various parts of the globe. In particular, the Mediterranean area is frequently characterized by a marked impact of the soil water deficit on vegetation growth. The latest IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) simulations indicate that occurrence of droughts and warm spells in the Euro-Mediterranean region are likely to increase. It is therefore crucial to improve the ways of understanding, observing and simulating the dynamics of the land surface processes in the Euro-Mediterranean region. Land surface models (LSMs) have been developed for the purpose of representing the land surface processes at various spatial scales. They are usually forced by hourly gridded atmospheric variables such as air temperature, air humidity, solar radiation, precipitation, and are used to simulate land surface states and fluxes. While LSMs can provide a continuous monitoring of land surface conditions, they still show discrepancies due to forcing and parameter errors, missing processes and inadequate model physics for particular areas or seasons. It is also possible to observe the land surface conditions from space. The modelling of land surface variables can be improved through the dynamical integration of these observations into LSMs. Remote sensing observations are particularly useful in this context because they are able to address global and continental scales. Low frequency microwave remote sensing has advantages because it can provide regular observations in all-weather conditions and at either daytime or night-time. A number of satellite-derived products relevant to the hydrological and vegetation cycles are already available from C-band radars such as the Advanced Scatterometer (ASCAT) or Sentinel-1. Assimilating these data into LSMs permits their integration in the process representation in a consistent way. The results obtained from assimilating satellites products provide land surface variables estimates that are generally superior to the model estimates or satellite observations alone. The main objective of this thesis was to improve the representation of land surface variables linked to the terrestrial water and carbon cycles in the ISBA LSM through the assimilation of ASCAT backscatter (sigma°) observations. An observation operator capable of representing the ASCAT sigma° from the ISBA simulated variables was developed. A version of the water cloud model (WCM) was successfully implemented over the Euro-Mediterranean area. The simulated values were compared with those observed from space. A more detailed quantification of the influence of various factors on the signal was made over southwestern France. Focusing on the Klaus storm event in the Landes forest, it was shown that the WCM was able to represent abrupt changes in vegetation biomass. It was also found that the WCM had shortcomings over karstic areas and over wheat croplands. It was shown that the latter was related to a discrepancy between the seasonal cycle of microwave vegetation optical depth (VOD) and leaf area index (LAI). Finally, the direct assimilation of ASCAT sigma° observations was assessed over southwestern France
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Salazar, Veronica. "Etude des propriétés physiques des aérosols de la moyenne et haute atmosphère à partir d'une nouvelle analyse des observations du GOMOS-ENVISAT pour la période 2002-2006." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00608052.
Full textAbstract:
L'étude des aérosols de la stratosphère est primordiale pour modéliser précisément le bilan radiatif terrestre, et pour évaluer l'influence des particules sur le cycle de destruction de l'ozone. Depuis la découverte de la couche de Junge, ce domaine de recherche connaît différents décors, du plus important contenu en aérosols du dernier siècle après l'éruption du Mont Pinatubo en 1991, à un rétablissement vers les faibles niveaux atteints dans les années 2000, qui permet l'étude des particules autres que celles d'origine volcanique. Cependant, à ce jour, le degré de connaissance est faible quant à la distribution spatiale et verticale de ces aérosols dans la moyenne et haute stratosphère. Leur détection présente plusieurs difficultés: les particules ont une grande variété d'origines, compositions, tailles et formes, et leurs faibles épaisseurs optiques rendent indispensables des résultats précis. Un algorithme d'inversion développé au LPC2E a été adapté à l'analyse des données de niveau 1b de l'instrument GOMOS à bord d'ENVISAT, qui emploie la technique d'occultation stellaire, et fournit une bonne (mais irrégulière) couverture géographique et temporelle des mesures; un critère de sélection est d'ailleurs nécessaire du fait de l'utilisation de sources lumineuses de propriétés différentes. La méthode mise au point est validée pour l'étude de l'extinction induite par les aérosols; une climatologie globale est alors établie pour la période allant d'août 2002 à juillet 2006, et indique la présence permanente de particules dans l'ensemble du globe, jusqu'à environ 45 km d'altitude. La variabilité temporelle de l'extinction montre une augmentation progressive du contenu moyen depuis 2002 aux latitudes tropicales dans la basse stratosphère, et a permis d'évaluer l'effet de l'oscillation quasi-biennale et d'étudier d'autres variations saisonnières. La dépendance spectrale permet de déduire certaines spécificités concernant la taille et la nature des aérosols, majoritairement des particules sulfatées, mais également des suies en provenance de la troposphère et des particules d'origine interplanétaire.
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Peruzzo, Luca. "Geoelectrical approaches for characterizing soil geochemical processes and soil-root interactions." Thesis, Bordeaux 3, 2019. http://www.theses.fr/2019BOR30015.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur les possibilités que les méthodes d’imagerie géoélectrique offrent à la fois pour la caractérisation des processus géochimiques mais aussi pour l’étude d’interaction sol-racines. La ligne conductrice de ce travail, repose sur la position centrale de la qualité des sols et des interactions racines-sols dans de nombreux problèmes environnementaux. En effet, un nombre croissant d’études rapportent l’importance des interactions mutuelles entre les racines et le sol. Dans cette optique, cette thèse explore l’utilisation le développements approfondis de méthodes géoélectriques. Les processus physico-chimiques ainsi que les interaction sol-racines sont à l’origine de mouvement d’eau et de soluté, d’altération de la structure des sols ainsi que de perturbations biologiques. Les méthodes géoélectriques sont potentiellement sensibles à ces modifications hydrologique et biochimique. La méthode de Polarisation Provoquée Spectrale (PPS) a été combinée avec des analyses et des modélisations géochimiques permettant de connaitre sa sensibilité à la composition du fluide interstitiel (contenu dans l’espace poral), du pH et de la force ionique. Plus particulièrement, la signature PPS de la substitution Na+/Cu2+ a été analysée car il s’agit d’un critère pertinent traduisant la qualité d’un sol et reconnu mondialement. L’analyse PPS a été réalisée sur un sable (silicate) saturé et pour des concentrations typiques de Na+/Cu2+ que l’on trouve classiquement dans des sols exposés à des utilisations de pesticides au Cuivre (Cu). Les résultats ont montré que le pH et la force ionique ont été les variables prépondérantes contrôlant le signal PPS, alors que des effets négligeables sont liés à la substitution Cu/Na. L’utilisation simultanée d’analyses chimiques et géophysiques en laboratoire a permis de mieux caractériser les processus de complexation étudiés et d’appuyer considérablement l’interprétation des signaux PPS. Enfin, la tomographie de résistivité électrique et la méthode de Mise-A-La-Masse ont été combinées pour développer une nouvelle approche d'imagerie du chemin préférentiel emprunté par le courant électrique dans le système racines-sols. Etant donné que la conduction électrique dans le sol et les racines est principalement électrolytique, l'approche proposée repose sur le mouvement de l'eau et des solutés dans le système racines-sol. Le potentiel de la méthode pour son application in-situ a été testée à l’aide d’une série d’expériences sur une vigne. À la suite des résultats prometteurs, la méthode a été développée et appliquée lors d’une expérience en laboratoire portant sur la croissance racinaire dans un rhizotron de plantes de coton et de maïs. La méthode s'est révélée sensible aux différences physiologiques entre les espèces et éventuellement à la réponse de la plante aux facteurs de stress environnementaux. De nouvelles expériences contrôlant les variables physiologiques des tissus racinaires sont nécessaires pour une meilleure compréhension de leurs influences. Les développements technologiques récents soutiennent fortement la diffusion de l’imagerie et du suivi géoélectriques à l'échelle du terrain. Dans ce contexte prometteur, les résultats de cette thèse contribuent au développement d'approches géoélectriques pour l'étude du sol et de ses interactions mutuelles avec les racines des plantes à des échelles spatio-temporelles pertinentesIn this thesis I investigate some of the possibilities offered by the use of geoelectrical methods for characterizing soil geochemical processes and root-soil interactions. The motivation for this thesis arises from the pivotal role of soil quality and root-soil interactions in manifold environmental issues. In addition, there is growing evidence of the importance of mutual interactions between roots and soil, for this reason this thesis explores the use of geoelectrical methods for more comprehensive approaches. Both soil physicochemical processes and root-soil interactions involve, among others, the movement of water and solutes, altercations of the soil structure, and biological feedbacks. Geoelectrical methods are potentially sensitivity to these hydrogeological and biogeochemical modifications. The Spectral Induced Polarization (SIP) method was combined with geochemical analyses and modeling in order to investigate its sensitivity to pore fluid composition, pH, and ionic strength. In particular, the SIP signature of Na+/Cu2+ substitution was investigated because of their worldwide relevance for soil quality. The SIP investigation focused on saturated silica, and explored concentrations of Na+ and Cu2+ that are typical to agricultural soils exposed to the use of Cu pesticides. The results showed how pH and ionic strength were the main variables controlling the SIP signals, while negligible effects were related to the Cu/Na substitution. The concurrent use of chemical and geophysical laboratory experiments allowed a better characterization of the investigated complexation processes and significantly supported the interpretation of the SIP signals. The Electrical Resistivity Tomography and the Mise-A-La-Masse methods were combined to develop a novel approach for imaging the electric current pathways in the root-soil system. Since the current conduction in soil and roots is mostly electrolytic, the proposed approach relates to the movement of water and solutes within the root-soil system. The potential of the method for field investigations was explored with a set of experiments on a grapevine. In light of the promising results, the method was further developed and applied to rhizotron laboratory experiments on cotton and maize plants. The method proved to be sensitive to inter-species physiological differences and possibly to the plant response to environmental stressors. New experiments with physiological analyses of root tissues are needed to elucidate these aspects. Emerging technologies are strongly supporting to the diffusion of imaging and monitoring geoelectrical applications at the field-scale. In this promising context, the results of this thesis contribute to the development of geoelectrical approaches for studying soil and its mutual interactions with plant roots over relevant spatiotemporal scales
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Charantonis, Anastase Alexandre. "Méthodologie d'inversion de données océaniques de surface pour la reconstitution de profils verticaux en utilisant des chaînes de Markov cachées et des cartes auto-organisatrices." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066761.
Full textAbstract:
Les observations satellitaires permettent d'estimer les valeurs de différents paramètres biogéochimiques à la surface des océans. D’une manière générale, les paramètres observés sont reliés à des grandeurs géophysiques de l’océan comme : les profils verticaux de concentrations en Chlorophylle-A, les profils de Salinité et de Température… La dimensionnalité de ces données environnementales est très grande, autant dans le cas des données de surface que des profils verticaux. A cause de leur grande dimensionnalité, et de la dynamique complexe qui relie ces données, il est difficile de modéliser leurs relations de façon linéaire. Il s'agit dans cette thèse d'élaborer une méthodologie d'inversion statistique des observations de surface afin de retrouver ces profils verticaux. La méthodologie développée et que nous avons nommée PROFHMM, fait appel aux Cartes Topologiques Auto-organisatrices pour pouvoir modéliser le problème sous forme d’une chaîne de Markov cachée. PROFHMM utilise les capacités topologiques des Carte Auto-organisatrices non seulement pour déterminer les états et la topologie de la chaîne de Markov cachée générée, mais aussi pour améliorer l’estimation des probabilités qui sont essentielles pour son fonctionnement. Sur les applications géophysiques que nous avons traité dans cette thèse, l’introduction des cartes topologiques auto-organisatrices se révèle un élément essentiel pour assurer les performances obtenues. Le manuscrit est structuré en quatre parties. La première partie présente les méthodes statistiques qui forment la base des méthodologies proposées dans cette thèse. Il s’agit des chaînes de Markov Cachées , de l’algorithme de Viterbi et des cartes topologiques auto-organisatrices. Chaque partie suivante représente un article : Le premier présente la méthodologie générale de PROFHMM, et traite de l’application qui porte sur la reconstitution temporelle des profils verticaux de Chlorophylle-A. Cette application permet de voir qu’il est possible de synchroniser des données issues de modèles numériques avec des données d’observation satellitaires. Le second article présente les résultats obtenus par l’application de PROFHMM pour reconstruire les données de la campagne ARAMIS à partir des données altimétriques AVISO et la température de surface fournie par la NOAA. Les performances obtenues prouvent qu’il est possible de synchroniser une dynamique océanique apprise par des données in-situ et des donnes de surface. Finalement, dans le troisième article nous présentons une modification à l’algorithme de Viterbi pour prendre en compte, durant la phase de reconstruction de trajectoires, une connaissance à priori sur la qualité des observations. La validité de l’approche est démontrée à partir d’expériences jumelles de reconstruction de séries temporelles de données surfaceSatellite observations provide us with the values of different biogeochemical parameters at the surface layer of the ocean. These observations are highly correlated with the underlying vertical profiles of different oceanic parameters, such as the Chlorophyll-A concentration, the salinity and temperature of the water column… The sea-surface data and the vertical profiles of the oceanic parameters constitute multi-dimensional vectors. Due to their multi-dimensionality and the high complexity of the dynamics connecting these data sets, their links cannot be modeled linearly. In this thesis we present a methodology to statistically invert sea-surface observations in order to retrieve these vertical profiles. The developed methodology, named PROFHMM, makes use of Self Organizing Maps in order to render the inversion problem compatible with the Hidden Markov Model formalism. PROFHMM makes full use of the topological aspect of the Self Organizing Maps in order not only to generate the topology and states of the Hidden Markov Model, but also improve the estimation of the probabilities essential to the accuracy of the model. The use of the Self Organizing maps was essential in obtaining the results for the geophysical applications of PROFHMM presented in this manuscript. The manuscript was structured in three chapters, each consisting of an article. In the first one, the general methodology of PROFHMM is developed, then tested for the retrieval of vertical profiles of Chlorophyll-A by inverting sea-surface observations. This application demonstrated the ability to synchronize sea-surface data with the output data of numerical models. The second article presents the application of PROFHMM on the inversion of sea-surface data obtained from the AVISO and NOAA projects, in order to retrieve the vertical profiles of temperature over the rail of the ARAMIS mission. The performances obtained demonstrate the ability of PROFHMM to synchronize sea-surface data with in-situ measurements. Finally, in the third article, we present a modification to the Viterbi Algorithm in order to take into account an à priori knowledge of the quality of the observations when performing reconstructions. The proposed methodology, named PROFHMM_UNC, was applied for the reconstruction of the temporal evolution of sea-surface data, by taking into account the quality of the satellite observations used. The validity of the method was proven by performing a twin experiment on the outputs of a numerical model
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Travelletti, Julien. "Imagerie multi-paramètres et multi-résolutions pour l'observation et la caractérisation des mécanismes de glissements-coulées." Phd thesis, Université de Caen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00806806.
Full textAbstract:
Les facteurs de contrôle (prédisposition, déclenchement) des glissements de terrain, leurs mécanismes et leurs comportements cinématiques peuvent être extrêmement hétérogènes et interagir sur des constantes de temps très variées. De nombreuses lacunes existent dans l'évaluation de l'aléa associé à ces processus, en particulier pour les glissements lents qui peuvent évoluer en coulées rapides. Les glissements-coulées présentent en effet des comportements très variables dans le temps et dans l'espace caractérisés par un large spectre de vitesses de déplacement (de moins de un centimètre par jour à plusieurs mètres par jour) et la présence de discontinuités et de grandes hétérogénéités dans la répartition de leurs propriétés pétro-physiques. Les techniques d'observation et d'investigation classiques permettent d'obtenir des informations ponctuelles qui ne sont pas suffisantes pour quantifier ces variabilités spatiales et temporelles. Une des conséquences est que, bien souvent, les modèles numériques de glissement ne sont calés et validés que sur un nombre limité d'observations in-situ. Les développements récents en imagerie géophysique multi-paramètres ont permis de progresser dans l'acquisition directe et indirecte de données sur la déformation (photogrammétrie, corrélation d'images, scanner laser) et les paramètres pétro-physiques (tomographie électrique et sismique réfraction). Malgré une précision souvent inférieure à celles des techniques classiques, elles ont l'avantage de fournir des informations multi-échelles et distribuées spatialement. Combiner ces informations spatiales à celles obtenues par les techniques classiques (GPS, extensométrie, piézométrie, géotechnique) et les intégrer dans un modèle conceptuel cohérent pour la modélisation numérique constitue une difficulté majeure. Des travaux scientifiques ont été engagés en combinant différentes approches issues d'observations de terrain (géomorphologie, géologie) et de données instrumentales (hydrogéophysique, photogrammétrie, scanner laser). L'objectif est de développer des méthodologies permettant de déterminer spatialement les différentes caractéristiques majeures des glissement-coulées (structuration interne, comportement hydrologique, comportement cinématique, mécanisme de déformation). Un modèle conceptuel de fonctionnement et des modélisations du comportement hydro-mécanique des glissements-coulées avec les codes Z-Soil et Slow-Mov sont proposés. Les sites d'étude retenus pour notre analyse sont les glissements-coulées marneux de Super-Sauze et de La Valette dans le Bassin de Barcelonnette (Alpes-de-Haute-Provence). Les travaux de recherche sont présentés en quatre parties dont les objectifs sont : 1. De caractériser la structuration interne et la géométrie 3D des glissement-coulées à l'aide de données géophysiques, géotechniques et géomorphologiques ; 2. De proposer un modèle conceptuel hydrologique de la zone non saturée par suivi temporel et spatial de résistivités électriques et par l'analyse de données piézométriques ; 3. De caractériser la cinématique des glissements-coulées à partir de plateformes terrestres de télédétection (photogrammétrie et scanner laser) combinées à des plateformes aériennes et à des suivis par GPS différentiel ; 4. D'identifier des seuils de modifications de régimes hydrologiques et cinématiques par la modélisation numérique. Les résultats soulignent le vaste champ d'application des principales techniques d'imagerie pour l'investigation des glissement-coulées et permettent de définir leurs limites d'utilisation. Des études futures devraient permettre de développer ces différentes méthodologies à des fins opérationnelles de surveillance et pour améliorer les capacités de prédiction de l'aléa.
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Millet, Florian. "Migration multimode 3D de type Kirchhoff de fonctions récepteurs à l’échelle continentale." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1201/document.
Full textAbstract:
La géologie, et plus particulièrement la géophysique, repose sur l’observation, directe et indirecte, de phénomènes se produisant en surface et dans les profondeurs de la Terre. Ces observations nous permettent d’étudier et définir la structure et les dynamiques globales de la Terre. L’étude des ondes sismiques générées par les tremblements de terre les plus puissants permet, par exemple, d’entrevoir la structure des hétérogénéités dans les premières centaines de kilomètres de la Terre. Dans cette thèse, nous nous intéressons au champ d’onde diffracté, qui est composé des arrivées tardives qui suivent les ondes incidentes. Par définition, les ondes diffractés contiennent de l’information liée aux hétérogénéités diffractantes, autrement dit les structures à petite échelle de la Terre, qu’elles rencontrent le long de leur trajet. De ce fait, il est possible d’étudier les variations rapides de vitesses sismiques grâce au champ d’onde diffracté, alors que ces informations seraient perdues dans les méthodes tomographiques à cause des facteurs de régularisation. Afin d’exploiter le champ d’onde diffracté, on a recours aux fonctions récepteurs (« receiver function » en anglais, RF) et à la migration sismique en profondeur de pré-empilage. Les procédures standard de migration sismiques sont de deux types principaux. Le premier type de procédures, dont l’exemple type est la migration en point de conversion communs (« common conversion point » en anglais, CCP) est rapide mais repose sur l’hypothèse fondamentale que les discontinuités que l’on cherche à imager sont horizontales. Le second type de procédures, pour lesquelles on peut citer la « reverse time migration » (RTM), ou la « generalized radon transform » (GRT), ne font pas d’hypothèse sur la structure du sous-sol, mais demandent une forte intensité des calculs et sont de fait souvent limités à des géométries bidimensionnelles. Au cours de ce manuscrit, nous développons une migration sismique de type Kirchhoff qui se base sur des calculs de temps de trajet sismique rapides en trois dimensions et quasiment aucune hypothèse sur la structure du milieu sous-jacent. Cet algorithme efficace nous permet de nous affranchir des traditionnelles limitations à des études 1D ou 2D. Notre principe d’imagerie prend en compte les ondes diffractées transmises et réfléchies, et se place dans la suite des travaux de Cheng et al. (2016). Nous adaptons la migration de type Kirchhoff élastique aux géométries de diffraction inhérentes à la sismologie passive et prenons en compte les multiples de surface. Les temps de trajet de toutes les ondes diffractées sont calculées grâce à la « fast marching method » (FMM). Les amplitudes et la polarité des signaux des RF sont corrigées à l’aide du calcul de figures de diffraction 3D. Pour extraire l’information des conversions transmises et réfléchies de façon cohérente, les résultats pour chaque mode de diffraction sont sommés de plusieurs façons (linéaire, à filtre de phase, et à filtre d’amplitude non linéaire). Afin de démontrer l’efficacité et la précision de notre méthode de migration, nous procédons à des tests synthétiques, aussi bien dans des situations réalistes qu’artificiellement compliquées, en nous servant du logiciel Raysum. Les résultats de ces tests prouvent que cette méthode de migration permet d’obtenir une image fidèle du milieu imagé quasiment sans artéfacts. En intégrant les trois composantes des RF dans la migration, cette méthode de migration est capable d’exploiter l’information d’ondes arrivant avec n’importe quel angle d’incidence et n’importe quel azimut. Finalement, cette méthode de migration multi-mode 3D est appliquée à deux jeux de données de terrain issus de réseaux sismiques déployés au dessus de zones de subduction, en Grèce et en AlaskaIn geology, and in particular in geophysics, direct and indirect observations of processes occurring both at the surface of the Earth and at depth are used to understand the structure and dynamics of the Earth. For instance, seismic waves generated by large earthquakes can be used to study the structure of heterogeneities in the first few hundred kilometers inside the Earth. In this work, we use the scattered wavefield, which corresponds to energy arriving after the incident wavefield, to image the Earth. By nature, the scattered waves are linked to the scattering heterogeneities encountered along their propagation path, i.e. the fine scale structure of the Earth. Hence, the scattered wavefield has the ability to highlight structures where rapid velocity variations would otherwise be smoothed out by tomographic regularization, such as the structure of subducting slabs. To extract the information from the scattered wavefield, we resort to receiver function (RF) analysis and pre-stack depth migration. Standard migration procedures either rely on the assumption that underlying discontinuities are horizontal, such as in Common Conversion Point stacking (CCP), or are computationally expensive and usually limited to 2D geometries, such as in Reverse Time Migration (RTM) or Generalized Radon Transform (GRT). Here, we develop a Kirchhoff-type teleseismic imaging method that uses fast 3D travel-time calculations with minimal assumptions about the underlying structure. This provides high computational efficiency without limiting the problem to 1D or 2D geometries. In our method, we apply elastic Kirchhoff migration to transmitted and reflected teleseismic waves (i.e., RF). The approach expands on the work of Cheng et al. (2016). The 3D elastic Kirchhoff migration is adapted to the passive seismology scattering geometry and to account for free surface multiples. We use an Eikonal solver based on the fast marching method (FMM) to compute travel times for all scattered phases. 3D scattering patterns are computed to correct the amplitudes and polarities of the three component input signals. We consider three different stacking methods (linear, phase weighted and 2 nd root) to enhance the structures that are most coherent across scattering modes. To showcase the efficiency and accuracy of our migration procedure, we test it by conducting a series of synthetic tests in both artificially challenging and realistic scenarios. Results from synthetic tests show that our imaging principle can recover scattering structures accurately with minimal artifacts. We show that integrating the three components of the RF into the imaging principle allows to coherently retrieve the scattering potential for arbitrarily dipping discontinuities from all back-azimuths, and are able to retrieve a typical 2.5D subduction zone structure. We apply this novel 3D multi-mode Kirchhoff migration method to two different subduction zones, in Western Greece and Southern Alaska
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Goutorbe, Bruno. "Le régime thermique des marges continentales passives : méthodologie, observations et modélisation." Paris, Institut de physique du globe, 2007. http://www.theses.fr/2007GLOB0008.
Full textAbstract:
Dans le but d'améliorer la connaissance du régime thermique des marges continentales divergentes, nous avons développé un travail qui s'est successivement articulé autour d'un volet méthodologique, de nouvelles estimations du flux de chaleur et de modélisations numériques. Afin d'exploiter au mieux les données issues de l'exploration pétrolière, active sur un certain nombre de marges continentales, nous avons développé une méthode basée sur les réseaux de neurones pour estimer la conductivité thermique à partir d'un jeu de diagraphies géophysiques. Ensuite, nous avons réalisé un travail d'inter-comparaison des méthodes pour corriger les températures pétrolières de fond de trou, en nous appuyant sur un large ensemble de données provenant de forages en Australie. La méthodologie ainsi développée a été appliquée sur plusieurs marges anciennes, à l'est du Canada, en Afrique du Sud et en Australie. Les résultats obtenus suggèrent que le flux de chaleur mantellique est plus élevé sur les marges que sur le continent -- et possiblement l'océan -- adjacents, contredisant ainsi les modèles classiques d'évolution thermique des marges. Les mesures issues d'une campagne océanographique de flux de chaleur sur une marge jeune, dans le Golfe d'Aden, sont elles aussi significativement plus élevées que les prédictions des modèles classiques. Ces résultats sont compatibles avec des modélisations numériques qui placent les marges continentales à l'échelle de la convection du manteau, et montrent systématiquement une augmentation du flux de chaleur vers la bordure du continent sur une distance d'au moins 200 km, qui perdure indéfiniment. Les conclusions de ce travail de thèse pourraient apporter un nouvel éclairage sur les modes de déformation des marges continentales et l'évolution des systèmes pétroliersIn order to gain insights into the thermal regime of divergent continental margins, we successively developed a methodological part, estimated new heat flow values and performed numerical modelings. So as to use efficiently data from oil exploration, which is active on a number of continental margins, we set up a new method based on the neural network technique, relating a set of geophysical well logs to the thermal conductivity. We then performed an inter-comparison of several methods to correct bottom-hole temperatures from oil exploration, using a comprehensive data set from boreholes in Australia. We applied this methodology on several old margins, in eastern Canada, South Africa and Australia. The results we obtained suggest that mantle heat flow is higher on the margins than on the adjacent continent -- and possibly that on the adjacent ocean -- thereby contradicting the classical model of thermal evolution of continental margins. Heat flow measurements performed during a scientific cruise on a young margin, in the Gulf of Aden, are also significantly more elevated than the predictions of the classical models. These results are in agreement with numerical modelings that set the continental margins at the scale of the mantle convection, and show systematically an increase of heat flow towards the border of the continent on a minimum distance of 200 km, which remains permanently. The findings of this PhD work could bring new perspectives on the mechanisms of deformation of continental margins and the evolution of petroleum systems
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Lawrence, Heather. "MODÉLISATION DE L'EFFET DE LA RUGOSITÉ DE SURFACE ET DE LA LITIÈRE DES COUVERTS NATURELS SUR LES OBSERVATIONS MICRO-ONDES PASSIVES - APPLICATION AU SUIVI GLOBAL DE L'HUMIDITÉ DU SOL PAR LA MISSION SMOS." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01024075.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la mission spatiale SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), nous présentons dans cette thèse une nouvelle approche numérique de modélisation du calcul de l'émissivité et du coefficient bi-statique de systèmes forestiers sol-litière en Bande L. Le système sol-litière est représenté par deux couches diélectriques 3D comportant des interfaces rugueuses, une démarche qui n'apparait pas actuellement dans la littérature. Nous validons notre approche pour une seule couche en comparant les simulations de l'émissivité avec celles produites par la méthode des moments et des données expérimentales. A partir de ce nouveau modèle, nous évaluons la sensibilité de l'émissivité du système sol-litière en fonction de l'humidité et de la rugosité de la litière. Ce nouveau modèle permettra de créer une base de données synthétiques d'émissivités calculées en fonction de nombreux paramètres qui contribuera à améliorer la prise en compte de la litière dans l'algorithme d'inversion des données de la mission spatiale SMOS.
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Baaklini, Georges. "Characterization of the Eastern Mediterranean surface dynamics : Insights from drifter assimilation and machine learning techniques." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS186.
Full textAbstract:
Une estimation précise de la circulation de surface est cruciale en raison de son impact direct sur les propriétés physiques et bio-géochimiques du du milieu marin. Cependant, l’estimation des courants reste un défi car le champ de circulation est affecté par des flux qui changent rapidement. Ce problème s’accentue en Méditerranée orientale, où les observations in-situ sont relativement rares et où les imprécisions des observations altimétriques augmentent. Par conséquent, certaines des caractéristiques de méso-échelle sont encore débattues ou inconnues, en particulier dans le bassin levantin. L’objectif de la thèse est de caractériser ces structures méso-échelles hautement évolutives dans la mer Méditerranée. Dans la première partie de la thèse, nous présentons une méthode d’assimilation variationnelle qui fusionne l’altimétrie satellitaire avec les observations des bouées pour améliorer la représentation de la circulation de surface le long et autour des trajectoires des bouées assimilées. Nous évaluons l’efficacité de la méthode en comparant les vitesses résultant de l’assimilation avec des observations in-situ indépendantes et des images couleur de l’océan. Nous utilisons ensuite les vitesses corrigées pour caractériser les événements locaux et à court terme qui se produisent dans le bassin du Levant. Cependant, en raison des lacunes spatio-temporelles importantes dans la couverture des bouées, l’assimilation ne permet pas une investigation continue de toutes les structures mésoéchelles et de leurs variabilités à long terme dans le bassin. Dans la deuxième partie de la thèse, nous présentons des techniques de “machine learning” qui seront utilisées pour construire un catalogue des différents régimes de circulation dans le bassin levantin, permettant ainsi la caractérisation à long terme de ces structures. Nous essayons également d’expliquer les raisons possibles derrière les évaluations contradictoires précédentes de certaines structures, comme par exemple, le “Mid-Mediterranean Jet”. Les résultats obtenus dans cette thèse améliorent la connaissance des caractéristiques,des comportements et des tendances des principales structures méso-échelle. Les applications de la thèse pourraient tirer profit d’autres observations in-situ et de futures missions altimétriques comme SWOT, promettant ainsi de pallier certaines des lacunes actuelles de l’altimétrieAn accurate estimation of the surface circulation is crucial because of its direct impact on physical and bio-geochemical water properties. However, currents estimation remains challenging because the stream field is affected by quickly changing flows. This problem increases in the Eastern Mediterranean Sea, where in-situ observations are relatively scarce and the inaccuracies of altimetric observations increase. Therefore, some of the mesoscale features are still debated or unknown, especially in the Levantine Basin. The thesis goal is to characterize these highly-evolving mesoscale features. In the first part of the thesis, we present a variational assimilation method that merges altimetry with drifters to improve the surface circulation representation along and around the assimilated drifters’ trajectories. We assess the method’s efficiency by comparing the velocities resulting from assimilation with independent in-situ observations and ocean color images. We use the corrected velocities to characterize short-term and local events occurring in the Levantine Basin. However, because of the significant spatio-temporal gaps in drifters’ coverage, the assimilation does not allow a continuous investigation of all the mesoscale patterns and their long-term variabilities in the basin. In the second part of the thesis, we use machine learning techniques to build a catalog of the several circulation regimes in the Levantine Basin, providing a long-term characterization of these features. We also try to explain the possible reasons behind previous contradictory assessments about some features, such as the Mid-Mediterranean Jet. The obtained results in the thesis improve the knowledge of the main mesoscale features’ characteristics, behaviors, and tendencies. The thesis applications could take advantage of other in-situ observations and of future altimetric missions like SWOT, promising to mitigate some of the actual altimetric shortcomings
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Mary, Benjamin. "Développement de l'imagerie des systèmes racinaires dans les ouvrages hydrauliques en remblai par tomographie électrique et acoustique." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4386/document.
Full textAbstract:
La végétation arborée sur les digues ou les barrages en remblai est un facteur de fragilité pouvant favoriser l'apparition de mécanismes de détérioration par érosion. Définir la structure géométrique des systèmes racinaires ainsi que la nature des sols dans lesquels ils croissent, à partir de méthodes géophysiques non destructives, est nécessaire afin d'appréhender les conséquences de leur développement sur la sécurité d'un ouvrage hydraulique. Des expériences en laboratoire ont d'abord permis de déterminer les propriétés acoustiques et électriques intrinsèques d'échantillons racinaires menant à l'identification de signatures indispensables à la discrimination de l'anomalie liée à la racine sur le terrain. Le montage de supports expérimentaux adaptés nous a conduits à progressivement étudier des paramètres d'influences en conditions contrôlées. Des essais en conditions semi-contrôlées sur un dispositif d'arbres plantés dans un sol homogène ont permis d'évaluer la pertinence des différentes méthodologies d'acquisition, tels que l'utilisation de la polarisation provoquée en tomographie de résistivité complexe ou encore la géométrie des capteurs pour la tomographie acoustique. Des traitements innovants tels que l'analyse en ondelettes sont associés afin d'exploiter la richesse des enregistrements. Les résultats obtenus ont été validés par le relevé des positions réelles des racines. Enfin, des campagnes d'auscultation sur un ouvrage réel ont été réalisées et ont permis de mettre en évidence une variabilité spatiale du corps de digue associée à la présence d'arbres. Une méthodologie adaptée au diagnostic géophysique de la végétation sur les ouvrages a été mise en placeWoody vegetation from earth dikes or dams is a fragility factor which can promote mechanisms of degradation such as erosion. An accurate assessment of root system structure, from geophysical non-destructive methods, of root position into the embankment (depth, extension), and a good knowledge of soil conditions are critical in order to anticipate the consequences of vegetation development for the hydraulic structure’s safety. Laboratory experiments allowed determining intrinsic acoustical and electrical root properties leading to identify relevant signatures and discriminate anomalies related to roots in the field. The establishment of adapted experimental devices led us progressively to assess different parameters (roots mass, water content. . . ) under controlled conditions. Experiments in semi-controlled conditions with trees planted into a homogenous soil, were conducted to assess the relevance of different methodologies, such as the use of temporal induced polarization in complex resistivity tomography or the geometry of sensors for acoustical tomography. Innovative data processing such as wavelet analysis were used to valorize the rich database. The results were validated by the determination of actual root position.Finally, field investigations into an embankment have been performed to highlight a spatial variability of dike structures associated with trees presence. A methodology adapted to the geophysical diagnostic of vegetation roots in embankments was developed
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Michel, Yann. "Assimilation de données d'images télédétectées en météorologie." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00489243.
Full textAbstract:
L'évolution libre des fluides géostrophiques turbulents bidimensionnels fait apparaitre des tourbillons présentant une grande cohérence spatio-temporelle. Les écoulements atmosphériques tridimensionnels présentent également ce genre de structures cohérentes, notamment dans les champs de tourbillon potentiel. Certains aspects de la cyclogenèse semblent gouvernés, ou très sensibles, à la position et à l'intensité de ces anomalies. Les images des satellites géostationnaires permettent par ailleurs de visualiser les signatures de ces phénomènes, appelées intrusions sèches. Une première partie du travail adapte des outils de traitement d'image à la détection et au suivi des intrusions sèches sur les images vapeur d'eau. On utilise une approche basée sur des multi-seuillages et le suivi automatisé de structures (logiciel RDT). Le développement de caractéristiques supplémentaires s'avère nécessaire afin de sélectionner les intrusions associées à des événements dynamiques importants. L'une d'entre elles utilise l'information sur le courant-jet à partir de vents d'altitude de l'ébauche. Un deuxième volet s'applique à dégager une méthodologie de correction des structures en tourbillon potentiel à partir de ces informations. L'assimilation de données conventionnelle ne permet pas d'initialiser spécifiquement les structures. Nous décrivons les méthodes alternatives et étudions les possibilités, et limitations, d'une méthodologie basée sur l'assimilation de pseudo-observations. Cela débouche en particulier sur une version renouvelée de la relation entre vapeur d'eau et tourbillon potentiel. Les outils développés sont appliqués à la prévision de la tempête des Landes (2006). L'utilisation de données de concentration d'ozone est finalement évoquée comme une méthode alternative d'initialisation du tourbillon potentiel à la tropopause
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Cheng, Sibo. "Error covariance specification and localization in data assimilation with industrial application Background error covariance iterative updating with invariant observation measures for data assimilation A graph clustering approach to localization for adaptive covariance tuning in data assimilation based on state-observation mapping Error covariance tuning in variational data assimilation: application to an operating hydrological model." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST067.
Full textAbstract:
Les méthodes d’assimilation de données et plus particulièrement les méthodes variationnelles sont mises à profit dans le domaine industriel pour deux grands types d’applications que sont la reconstruction de champ physique et le recalage de paramètres. Une des difficultés de mise en œuvre des algorithmes d’assimilation est que la structure de matrices de covariance d’erreurs, surtout celle d’ébauche, n’est souvent pas ou mal connue. Dans cette thèse, on s’intéresse à la spécification et la localisation de matrices de covariance dans des systèmes multivariés et multidimensionels, et dans un cadre industriel. Dans un premier temps, on cherche à adapter/améliorer notre connaissance sur les covariances d’analyse à l’aide d’un processus itératif. Dans ce but nous avons développé deux nouvelles méthodes itératives pour la construction de matrices de covariance d’erreur d’ébauche. L’efficacité de ces méthodes est montrée numériquement en expériences jumelles avec des erreurs indépendantes ou relatives aux états vrais. On propose ensuite un nouveau concept de localisation pour le diagnostic et l’amélioration des covariances des erreurs. Au lieu de s’appuyer sur une distance spatiale, cette localisation est établie exclusivement à partir de liens entre les variables d’état et les observations. Finalement, on applique une combinaison de ces nouvelles approches et de méthodes plus classiques existantes, pour un modèle hydrologique multivarié développé à EDF. L’assimilation de données est mise en œuvre pour corriger la quantité de précipitation observée afin d’obtenir une meilleure prévision du débit d’une rivière en un point donnéData assimilation techniques are widely applied in industrial problems of field reconstruction or parameter identification. The error covariance matrices, especially the background matrix in data assimilation are often difficult to specify. In this thesis, we are interested in the specification and localization of covariance matrices in multivariate and multidimensional systems in an industrial context. We propose to improve the covariance specification by iterative processes. Hence, we developed two new iterative methods for background matrix recognition. The power of these methods is demonstrated numerically in twin experiments with independent errors or relative to true states. We then propose a new concept of localization and applied it for error covariance tuning. Instead of relying on spatial distance, this localization is established purely on links between state variables and observations. Finally, we apply these new approaches, together with other classical methods for comparison, to a multivariate hydrological model. Variational assimilation is implemented to correct the observed precipitation in order to obtain a better river flow forecast
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Kinscher, Jannes Lennart. "The analysis and interpretation of microseismicity induced by a collapsing solution mining cavity : A contribution for progress in hazard assessment of underground cavities." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0022/document.
Full textAbstract:
Pour progresser dans la compréhension des mécanismes liés aux instabilités des cavités souterraines à partir de la réponse microsismique associée, l'effondrement provoqué d'une cavité saline (~ 200 m en diamètre), créée par dissolution, a été instrumentée sur un site d’exploitation de SOLVAY à Cerville-Buissoncourt (Lorraine, France). Pendant l’expérimentation un vaste ensemble des données a été enregistré (~ 50,000 fichiers d'événements) dont la majorité (80%) est constitué d’essaims microsismiques singuliers. Cette thèse présente une analyse et une interprétation détaillée de cette base de données microsismiques grâce à l’adaptation de méthodologies de traitement originales, dont les résultats améliorent notre compréhension sur la nature de la microsismicité liée aux processus de création et d’effondrement des cavités souterraines, ainsi que sur l’évaluation de l’aléa associé. Les résultats principaux obtenus sont les suivants : les événements microsismiques sont comparables à des petits séismes tectoniques ayant des magnitudes de moment variant entre -3 et 1. (ii) L’ensemble des événements microsismiques montre un mécanisme en cisaillement (double-couple) remarquablement stable et est associé à un régime en faille inverse d’orientation NO - SE, plongeant à environ 35°– 55°. Ce phénomène est probablement lié à la présence de fractures préexistantes sur le site. (iii) L'origine des essaims microsismiques est certainement due à l'incapacité du système à créer des fractures de grandes dimensions capables de libérer des contraintes très importantes. Cela est probablement lié aux propriétés mécaniques du toit de la cavité. (iv) Les périodes d’effondrements du toit de la cavité sont associées à une dynamique de forçage systématique et montrent une réponse microsismique particulière, qui peut-être décrite par des lois statistiques. Les travaux de recherche de cette thèse confirment également, que la surveillance microsismique peut être un outil puissant pour étudier les processus d’instabilité des cavités souterraines, même avec un nombre réduit de capteurs si des outils d’analyse adaptés sont utilisésIn order to improve our understanding of hazardous underground cavities and its microseismic response, the development and collapse of a ~ 200 m wide salt solution mining cavity was monitored at Cerville-Buissoncourt in the Lorraine basin in NE France. The majority of the obtained dataset (~80%) was constituted of numerous unusual microseismic swarming events (~50.000 event files). This thesis presents innovative methods able to treat this specific microseismic data set, whose results provide new and fundamental insights into the principal characteristics of caving and collapsing related microseismicity and hazard assessment of excavated underground formations. The principal results are as follows: (i) the individual microseismic events are comparable to small natural tectonic earthquakes with moment magnitudes Mw ranging from around -3 to 1. (ii) Source mechanisms for most microseismic events are remarkable stable and demonstrate a predominant thrust faulting (double-couple) regime with faults similarly oriented NW-SE, dipping 35°-55° , what might be related to the presence of systematically arranged pre-existing fractures. (iii) The origin of microseismic swarming is suggested in the incapacity to sustain larger strains and to release larger stresses, what seems to be related to the mechanical constitution of the rock strata overlying the cavity (i.e. low strength materials). (iv) Caving and collapsing periods at the cavity roof are associated with systematic, self- reinforcing dynamics and have a distinct microseismic response, clearly observable from statistical analysis, which can be precisely described by empirical laws. The performed analysis and interpretation of the microseismicity at Cerville-Buissoncourt has shown that microseismic monitoring is a useful tool to constrain the mechanical and dynamical characteristics of an evolving and collapsing hazardous underground cavity
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Guillet, Oliver. "Modélisation des corrélations spatiales d'erreurs d'observation en assimilation de données variationnelle : étude sur des maillages non structurés." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0018.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous proposons une classe de méthodes permettant de représenter numériquement les corrélations spatiales d’erreurs d’observation en assimilation de données variationnelle. Partant du lien existant entre les solutions de l’équation de diffusion implicite et les fonctions de corrélation de Matérn, nous construisons des opérateurs de corrélation et des opérateurs de corrélation inverses adaptés à la grande dimension. La discrétisation de l’équation de diffusion par la méthode des éléments finis permet de manipuler des données qui ne reposent pas nécessairement sur des maillages structurés, comme c’est le cas pour les observations satellites assimilées dans les modèles de météorologie. Les expériences sont menées en utilisant des données de l’imageur infrarouge Seviri dont les images contiennent notamment de fortes corrélations horizontales. Nous montrons que la qualité de notre modèle de corrélation peut dépendre localement de la distribution spatiale des observations. Néanmoins, l’introduction d’un maillage auxiliaire pour effectuer les calculs en éléments finis permet de s’affranchir de cette dépendance. Dans ce cas, la précision de la méthode s’acquiert au prix d’un opérateur inverse plus difficile à appliquer. Finalement, on propose des stratégies pour appliquer cet inverse efficacementIn this thesis, we propose a class of methods to represent spatial observation error correlations numerically in variational data assimilation. Based on the existing link between solutions of the time-implicit diffusion equation and Matérn correlation functions, we design correlation operators and inverse correlation operators that are appropriate for large datasets. Discretizing the diffusion equation with the finite element method allows us to account for data that do not necessarily lie on a structured mesh, as is the case with satellite observations assimilated in meteorology. Experiments are carried out using data from the infrared imager Seviri, the images of which are known for containing strong horizontal correlations. We show that the quality of our correlation model may depend locally on the spatial distribution of the observations. Nevertheless, by introducing an auxiliary mesh to perform the finite element computations, we can control this dependency to a large extent. Improving the accuracy of the method this way comes at the expense of making the inverse correlation operator more complicated. Finally, strategies for efficiently modelling the inverse of the correlation operator are proposed
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Guerbette, Jérémy. "Modélisation et assimilation d’observations satellitaires micro-ondes dans les systèmes dépressionnaires tropicaux." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/16003/1/Guerbette.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans la problématique de l’utilisation des observations satellitaires pour l’assimilation en prévision numérique du temps dans les régions nuageuses pluvieuses. Les travaux sont abordés en lien avec l’amélioration de la prévision des cyclones tropicaux et s’appuient sur la mission satellitaire innovante MEGHATROPIQUES couvrant les zones tropicales avec une répétitivité temporelle inégalée et en particulier sur le sondeur micro-ondes d’humidité SAPHIR à 183 GHz. Nous avons utilisé le modèle de prévision numérique du temps ALADIN-Réunion opérationnel à Météo-France depuis 2006 dont le domaine couvre une large partie de l’océan Indien avec une résolution horizontale de 8 km, ainsi que le modèle de transfert radiatif RTTOV-SCATT qui offre un bon compromis entre sa précision pour décrire les atmosphères diffusantes et sa rapidité d’exécution. Dans un premier temps nous avons optimisé le choix des propriétés radiatives des précipitations solides afin de simuler au mieux les températures de brillance SAPHIR avec les modèles ALADIN-Réunion et RTTOV-SCATT. Nous avons ensuite proposé une méthode d’inversion des températures de brillance SAPHIR en zones nuageuses basée sur une méthode bayésienne permettant de restituer des profils atmosphériques corrigés. Ces profils inversés ont été validés pour une situation particulière associée au cyclone Benilde (Décembre 2011). Les profils d’humidité spécifique ont alors été introduits comme de nouvelles observations dans l’assimilation variationnelle tridimensionnelle (3D-Var) du modèle ALADIN-Réunion. La capacité du système 3D-Var à contraindre le champ d’humidité analysé vers les profils inversés est démontrée, ainsi que l’amélioration des prévisions de précipitations à courte échéance. Toutefois, la prévision du cyclone Benilde est de moins bonne qualité avec ces observations additionnelles. Plusieurs pistes sont proposées pour expliquer et améliorer ces premiers résultats. Finalement, une étude a été réalisée pour préparer les évolutions des modèles de prévision numérique. Nous avons examiné la capacité d’une version d’ALADIN-Réunion avec un schéma de convection profonde pronostique à simuler le cycle de vie du cyclone Bejisa (Décembre 2013 - Janvier 2014). Des améliorations significatives sont notées à la fois sur la trajectoire et l’intensification de ce système tropical. De manière cohérente, la simulation des températures de brillance SAPHIR en zones nuageuses est en meilleur accord avec les observations. Un modèle à plus fine échelle (AROME) résolvant explicitement la convection profonde (résolution horizontale de 2.5 km) est appelé à remplacer le modèle ALADIN-Réunion. Sa capacité à décrire le système Bejisa est démontrée. Toutefois il apparaît que le choix optimal pour le type de particule décrivant les précipitations solides fait pour ALADIN-Réunion n’est pas adapté à la simulation des températures de brillance SAPHIR avec AROME et RTTOV-SCATT. Les causes de cette incohérence sont expliquées.
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Luong, Bruno. "Techniques de contrôle optimal pour un modèle quasi-géostrophique de circulation océanique : application à l'assimilation variationnelle des données altimétriques satellitaires." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005055.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la mise en euvre de méthodes numériques d'optimisation de type contrôle optimal appliquées à un problème d'assimilation de données en océanographie. Il s'agit d'étudier la faisabilité de la méthode dans un problème de grande taille et dans un modèle turbulent, caractéristique des circulations océaniques aux latitudes moyennes. Le modèle de circulation utilisé est un modèle quasi-géostrophique stratifié en plusieurs couches. Les données à assimiler sont les mesures altimétriques satellitaires (hauteur de la surface libre de l'océan). Elles se trouvent uniquement sur la couche de surface. Le vecteur de contrôle est choisi comme étant la condition initiale du système dynamique sur toutes les couches. Sur le plan théorique, sont étudiés : - l'existence et l'unicité de la solution de l'équation linéarisée ; - l'existence et l'unicité de l'état adjoint ; - la convergence de la méthode de contrôle par des suites minimisantes. Nous étudions ensuite la qualité de l'identification des circulations en profondeur en connaissant les informations de surface. Nous abordons aussi les différentes stratégies d'assimilation en temps (séquentielle, incrémentale, ...). Une étude au second ordre de la fonctionnelle permet d'estimer l'erreur de l'identification et de quantifier la propagation des informations de surface en profondeur. Un test de la validation croisée généralisée sur notre problème pour déterminer le coefficient de régularisation est fait grâce à cette étude au second ordre.
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Budi, Wibowo Sandy. "Approches multiscalaires de l'érosion du volcan Merapi, Indonésie : contribution à la compréhension du déclenchement et de la dynamique des lahars." Thesis, Paris 1, 2016. http://www.theses.fr/2016PA01H044/document.
Full textAbstract:
L’érosion des édifices volcaniques résulte d’une série de processus géomorphologiques qui se produisent pendant, avant ou sans éruption. Ce processus implique également le terme « lahar » qui décrit un écoulement rapide de la zone sommitale vers l’aval amenant des matériaux volcaniques mélangés à de l’eau avec une évolution de la dynamique d’écoulement dans l’espace et dans le temps. L’érosion des édifices volcaniques est encore mal connue, particulièrement en raison de la difficulté d’acquisition de données sur le terrain. Pourtant, les lahars ont causé à eux seuls au moins 44 250 morts de 1600 à 2010 dont 52 % à cause d’un seul évènement en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombie). Cette étude propose une approche multiscalaire pour mieux comprendre la nature de l’érosion des édifices volcaniques sur le déclenchement et la dynamique des lahars. L’éruption du volcan Merapi (Indonésie) en2010 fut l’occasion de produire de nouvelles données de terrain. La première partie de la thèse, relative au déclenchement des lahars, repose sur des données de terrain et des expérimentations en laboratoire. Le travail de terrain avait pour but de comparer un bassin versant bouleversé par l’éruption de 2010 et un autre bassin versant non bouleversé, par le biais d’observations in-situ et d’instrumentation de terrain. En laboratoire, l’approche expérimentale fut réalisée en utilisant 8 scénarios différents sur un plan incliné. La deuxième partie, liée à la dynamique des lahars en mouvement, fut étudiée à partir du couplage vidéo signaux sismiques. Les dépôts liés à ces lahars furent également analysés et mis en regard de la chronologie des écoulements. Trois ans après l’éruption du Merapi en 2010, les lahars se sont raréfiés. Cependant, les dépôts de cendres juvéniles issues d’une autre éruption d’un volcan voisin (Kelud à Java Est) eurent comme résultat une augmentation significative du nombre de lahars à partir de février 2014. Le déclenchement des lahars fut également favorisé par des glissements de terrain connectés aux thalwegs, comme celui produit dans la nuit du 6 au 7 décembre 2012, que nous avons étudié en détail. La dynamique des deux lahars observés et filmés les 28 février et 18 mars 2014 fut divisée en 4 phases : (1) écoulement hyperconcentré, (2) pic de coulée de débris, (3) corps du lahar, (4) queue du lahar. L’analyse vidéo et l’observation in-situ sur les lahars en mouvement a permis de créer des hydrogrammes détaillés indiquant la profondeur, la vitesse, le débit et le nombre des blocs métriques flottés. La dynamique des lahars sur les différentes topographies du chenal a provoqué une fréquence sismique très différente. La formation des dépôts de lahars fut corrélée à la dynamique des écoulements et nécessita une observation in-situ pour la validation d’interprétationThe erosion of volcanic edifices is a series of geomorphological processes that occurs during, before or without eruption. This process also involves the term "lahar" which is characterized by dense mixtures of volcanic materials and water, rapidly flowing from a volcano with important spatio-temporal rheological changes. The erosion of volcanic edifices is still poorly understood, particularly because data collection in the field is difficult. However, lahars have caused at least 44,250 deaths from 1600 to 2010 of which 52%due to a single event in 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia).This study proposes a multi-scalar approach to better understand the nature of the erosion of volcanic edifices, especially on lahar initiation process and dynamics. The eruption of the Merapi volcano(Indonesia) in 2010 was an opportunity to produce new data. The first part of this thesis focused on the lahar initiation process, was based on field data and laboratory experiments. The field work was intended to compare a volcanically disturbed watershed by the eruption of 2010 and an undisturbed watershed, by conducting in-situ observations and field instrumentation. In the laboratory, an experimental approach was performed using 8 different scenarios on a flume. The second part of the thesis related to the dynamics of two lahars in motion was conducted using coupling between video footage and seismic signal. Lahar deposits were also analyzed based on the chronology of the flows. Three years after the eruption of Merapi in 2010, the frequency of lahar occurrence decreased. However, juvenile ash fall deposits (volcanic ash) from another eruption of a nearby volcano (Kelud in East Java) in February 2014 resulted a significant increase of lahars occurrence. Lahars triggering process was also favored by a landslides occurring in the night of 6 to 7 December 2012, of which the deposit was connected to the thalweg. The dynamics of the two lahars were observed and filmed on 28 February and18 March 2014. Those lahars were divided into four phases: (1) hyperconcentrated flow, (2) the peak of debris flow, (3) lahar body, and (4) lahar tail. Video analysis and in-situ observation on active lahars allowed us to create detailed hydrographs indicating flow depth, velocity, discharge and the number of floated boulders. Lahar dynamics on different topography of the channel caused a very different seismic frequency. The formation of lahar deposits was correlated with the flow dynamics and required an in-situ observation for the validation of the interpretation
Erosi kerucut vulkanik merupakan hasil dari serangkaian proses geomorfologi yang terjadi baik selama,sebelum atau tanpa erupsi. Proses ini juga melibatkan "lahar" yang didefinisikan sebagai aliran cepat daridaerah puncak gunung menuju hilir dengan membawa material vulkanik yang bercampur dengan airdimana dinamika alirannya terus berubah secara spasial dan temporal. Erosi struktur vulkanik masihsedikit ditelaah, terutama karena sulitnya pengumpulan data di lapangan. Padahal, lahar telahmenyebabkan setidaknya 44.250 kematian dari tahun 1600 sampai 2010, dimana 52% -nya terkait denganbencana pada tahun 1985 di gunung Nevado del Ruiz (Kolombia).Penelitian ini mengusulkan pendekatan multi-skalar untuk lebih memahami karakteristik erosi kerucutvulkanik terutama yang terkait dengan pemicu dan dinamika aliran lahar. Letusan Gunung Merapi(Indonesia) pada tahun 2010 memberikan kesempatan untuk menghasilkan data lapangan baru. Bagianpertama dari disertasi ini, mengenai pemicu lahar, dilakukan berdasarkan data lapangan dan experimenlaboratorium. Kegiatan lapangan dimaksudkan untuk membandingkan DAS yang terdampak oleh letusan2010 dan DAS alami, melalui pengamatan in-situ dan instrumentasi lapangan. Di laboratorium,pendekatan eksperimental dilakukan dengan menggunakan 8 skenario yang berbeda pada flume. Bagiankedua dari disertasi ini berkaitan dengan dinamika aliran lahar aktif yang dipelajari dari perpaduanrekaman video dan sinyal seismik. Proses sedimentasi juga dianalisis dengan dipertimbangkan kronologialiran lahar.Tiga tahun setelah letusan Merapi pada tahun 2010, frekuensi kejadian lahar berkurang. Namun,sedimentasi abu vulkanik yang berasal dari gunung api lain (Kelud di Jawa Timur) telah mengakibatkanpeningkatan jumlah lahar yang signifikan sejak Februari 2014. Pembentukan lahar juga dipicu oleh tanahlongsor yang terjadi pada pada malam 6 menuju 7 Desember 2012 dimana materialnya terhubunglangsung ke thalweg. Dinamika dua aliran lahar diamati dan difilmkan pada tanggal 28 Februari dan 18Maret 2014. Lahar tersebut dibagi menjadi empat fase: (1) aliran hyperconcentrated, (2) puncak alirandebris, (3) tubuh lahar, (4) ekor lahar. Analisis video dan pengamatan in-situ pada lahar aktif sangatmembantu pembuatan hidrograf secara rinci terkait dengan kedalaman aliran, kecepatan, debit dan jumlahbatu yang terapung. Dinamika lahar pada topografi sungai yang berbeda menimbulkan frekuensi seismikyang sangat berbeda. Proses sedimentasi lahar sangat berkaitan dengan dinamika aliran lahar dandiperlukan pengamatan in-situ untuk memvalidasi interpretasi yang dibuat
La erosión de los edificios volcánicos es el resultado de una serie de procesos geomorfológicos que ocurre durante, antes o sin erupción. Este proceso también involucra el término "lahar", un flujo rápido de la cumbre de volcán hacia el rio que contiene una mezcla de materiales volcánicos y agua con cambio espacial y temporal. La erosión de los edificios volcánicos aún es poco estudiado debido a las dificultades para la obtención de los datos en el campo y además es peligroso. Mientras, los lahares han causado 44 250 muertos desde 1600 a 2010, en el cual de 52% ha sido causado por un evento único en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia). Esta investigación propone un acercamiento multiescalar para entender mejor las características de erosión de los edificios volcánicos, en particular el proceso de descenso y la dinámica de lahares. La erupción del volcán Merapi (Indonesia) en 2010 fue una oportunidad para generar nuevos datos. La primera parte de esta tesis enfocada al proceso de iniciación de descenso de lahares, que fue basada en la obtención de los datos de campo y experimentos en el laboratorio. El trabajo de campo fue realizado con el objetivo de comparar una cuenca hidrográfica afectada por la erupción de 2010 y una otra cuenca natural, a través de la observación in-situ y la instrumentación geofísica en el campo. En el laboratorio, el trabajo fue realizado con 8 escenarios diferentes usando un canal artificial. La segunda parte de esta tesis fue relacionada a la dinámica de movimiento de lahares que se realizó a través del acoplamiento de vídeos y señales sísmicas. Se analizó también el proceso de sedimentación basado en la cronología de los flujos de lahares. Tres años después de la erupción del Merapi en 2010, la frecuencia de ocurrencia de lahares se disminuye. Sin embargo, la sedimentación de ceniza volcánica de otra erupción de un volcán cercano (Kelud en Java Oriental) causó un aumento significativo de la ocurrencia de lahares desde febrero de 2014. La formación de lahares también se provocó por deslizamiento de tierra que se ocurrió en la noche de 6 a 7 de diciembre de 2012, en la que los materiales se juntaron directamente a la vaguada. La dinámica de dos flujos de lahares fue observada y grabada en video el 28 de febrero y 18 de marzo 2014. Estos dos lahares se dividieron en cuatro fases: (1) flujo hiperconcentrado, (2) el pico de flujo de escombros, (3) cuerpo de lahar, (4) cola de lahar. El análisis de video y la observación in-situ de lahares activos nos han ayudado a crear los hidrogramas en detalle que muestran la profundidad del flujo, la velocidad, la descarga y el número de rocas flotadas. La dinámica de lahares en diferentes topografías del canal causó una frecuencia sísmica muy diferente. El proceso de sedimentación de lahares se correlacionó con la dinámica de flujo y se requiere una observación in-situ para validar la interpretación
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Akrour, Nawal. "Simulation stochastique des précipitations à fine échelle : application à l'observation en milieu urbain." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV014.
Full textAbstract:
Les précipitations ont une très grande variabilité sur une large gamme d'échelles tant spatiale que temporelle. Cette variabilité est une source importante d'incertitude pour la mesure, les applications et la modélisation, et au-delà pour la simulation et la prévision. De plus, les précipitations sont des processus extrêmement intermittents et possèdent plusieurs régimes d’invariance d’échelle. Le générateur de champ précipitant développé au cours de la thèse est basé sur la modélisation statistique de l’hétérogénéité et de l’intermittence des précipitations à fine échelle. L’originalité de la modélisation repose en partie sur l’analyse de données observées par un disdromètre à très fine résolution. Cette modélisation qui diffère des modèles existants dont la résolution est plutôt de l’ordre de la minute, voire de l’heure ou du jour, permet d’obtenir des simulations dont les propriétés sont réalistes sur une large gamme d’échelle. Ce simulateur permet de produire des séries chronologiques dont les caractéristiques statistiques sont similaires aux observations aussi bien à l’échelle de simulation (15s) qu’après dégradation (1h et 1 jour). Les propriétés multi-échelles du simulateur sont obtenues grâce à une approche hybride qui repose sur une simulation à fine échelle des évènements de pluie par un générateur multifractal associé à une simulation du support basée sur une hypothèse de type Poissonienne. Une étape de re-normalisation des taux de pluie assure l’adaptation du générateur à la zone climatique considérée.Le simulateur permet la génération de cartes 2D de lames d’eau. La méthodologie développée pour les séries chronologiques est étendue au cas 2D. Le simulateur stochastique multi-échelle 2D ainsi développé reproduit les caractéristiques géostatistiques et topologiques à la résolution de 1x1 km2. Ce générateur est utilisé dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un nouveau système d’observation des précipitations en milieu urbain. Le principe de ce système repose sur l’utilisation de mesures opportunistes de l’affaiblissement subit par les ondes radios émises par les satellites géostationnaires TV-SAT dans la bande 10.7-12.7 GHz. De façon plus spécifique on suppose que les terminaux de réception TVSAT installés en ville chez les particuliers sont capables de mesurer de tels affaiblissements. A ce stade de l’étude nous ne disposons pas de telles observations. L’étude s’appuie donc sur des cartes de précipitations issues du générateur 2D et d’un réseau de capteur hypothétique. Le système d’observation envisagé permettra d’estimer les champs de précipitation (30x30 Km2) et avec une résolution spatiale de 0.5x0.5 Km2Precipitations are highly variable across a wide range of both spatial and temporal scales. This variability is a major source of uncertainty for the measurement and modeling, also for the simulation and prediction. Moreover, rainfall is an extremely intermittent process with multiple scale invariance regimes. The rain-field generator developed during the thesis is based on the fine-scale statistic modeling of rain by the mean of its heterogeneity and intermittency. The modeling originality partially rest on the analysis of fine-scale disdrometer data. This model differs from other existing models whose resolution is roughly a minute or even an hour or a day. It provides simulations with realistic properties across a wide range ofscales. This simulator produces time series with statistical characteristics almost identical to the observations both at the 15s resolution and, after degradation, at hourly or daily resolutions. The multi-scale properties of our simulator are obtained through a hybrid approach that relies on a fine scale simulation of rain events using a multifractal generator associated with a rain support simulation based on a Poissonian-type hypothesis. A final re-normalization step of the rain rate is added in order to adapt the generator to the relevant climate area. The simulator allows the generation of 2D water-sheets. The methodology developed in the first part is extended to the 2 Dimension case. The multi-scale 2D stochastic simulator thus developed can reproduce geostatistical and topological characteristics at the spatial resolution of 1x1 km2.This generator is used in the scope of the feasability study of a new observation system for urban area. The principle of this system is based on the opportunistic use of attenuation measurements provided by geostationary TV satellites which radio waves lay in the 10.7 to 12.7 GHz bandwidth. More specifically it is assumed that the SAT-TV reception terminals installed in private homes are able to measure such attenuations. At this stage of the study we do not have such observations. The study is therefore based on rainfall maps generated using the 2D generator in addition to a hypothetical sensor network. The considered observation system will allow to estimate precipitation fields (30 x 30 km2) with a spatial resolution of 0.5x0.5 km2
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Akrour, Nawal. "Simulation stochastique des précipitations à fine échelle : application à l'observation en milieu urbain." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV014/document.
Full textAbstract:
Les précipitations ont une très grande variabilité sur une large gamme d'échelles tant spatiale que temporelle. Cette variabilité est une source importante d'incertitude pour la mesure, les applications et la modélisation, et au-delà pour la simulation et la prévision. De plus, les précipitations sont des processus extrêmement intermittents et possèdent plusieurs régimes d’invariance d’échelle. Le générateur de champ précipitant développé au cours de la thèse est basé sur la modélisation statistique de l’hétérogénéité et de l’intermittence des précipitations à fine échelle. L’originalité de la modélisation repose en partie sur l’analyse de données observées par un disdromètre à très fine résolution. Cette modélisation qui diffère des modèles existants dont la résolution est plutôt de l’ordre de la minute, voire de l’heure ou du jour, permet d’obtenir des simulations dont les propriétés sont réalistes sur une large gamme d’échelle. Ce simulateur permet de produire des séries chronologiques dont les caractéristiques statistiques sont similaires aux observations aussi bien à l’échelle de simulation (15s) qu’après dégradation (1h et 1 jour). Les propriétés multi-échelles du simulateur sont obtenues grâce à une approche hybride qui repose sur une simulation à fine échelle des évènements de pluie par un générateur multifractal associé à une simulation du support basée sur une hypothèse de type Poissonienne. Une étape de re-normalisation des taux de pluie assure l’adaptation du générateur à la zone climatique considérée.Le simulateur permet la génération de cartes 2D de lames d’eau. La méthodologie développée pour les séries chronologiques est étendue au cas 2D. Le simulateur stochastique multi-échelle 2D ainsi développé reproduit les caractéristiques géostatistiques et topologiques à la résolution de 1x1 km2. Ce générateur est utilisé dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un nouveau système d’observation des précipitations en milieu urbain. Le principe de ce système repose sur l’utilisation de mesures opportunistes de l’affaiblissement subit par les ondes radios émises par les satellites géostationnaires TV-SAT dans la bande 10.7-12.7 GHz. De façon plus spécifique on suppose que les terminaux de réception TVSAT installés en ville chez les particuliers sont capables de mesurer de tels affaiblissements. A ce stade de l’étude nous ne disposons pas de telles observations. L’étude s’appuie donc sur des cartes de précipitations issues du générateur 2D et d’un réseau de capteur hypothétique. Le système d’observation envisagé permettra d’estimer les champs de précipitation (30x30 Km2) et avec une résolution spatiale de 0.5x0.5 Km2Precipitations are highly variable across a wide range of both spatial and temporal scales. This variability is a major source of uncertainty for the measurement and modeling, also for the simulation and prediction. Moreover, rainfall is an extremely intermittent process with multiple scale invariance regimes. The rain-field generator developed during the thesis is based on the fine-scale statistic modeling of rain by the mean of its heterogeneity and intermittency. The modeling originality partially rest on the analysis of fine-scale disdrometer data. This model differs from other existing models whose resolution is roughly a minute or even an hour or a day. It provides simulations with realistic properties across a wide range ofscales. This simulator produces time series with statistical characteristics almost identical to the observations both at the 15s resolution and, after degradation, at hourly or daily resolutions. The multi-scale properties of our simulator are obtained through a hybrid approach that relies on a fine scale simulation of rain events using a multifractal generator associated with a rain support simulation based on a Poissonian-type hypothesis. A final re-normalization step of the rain rate is added in order to adapt the generator to the relevant climate area. The simulator allows the generation of 2D water-sheets. The methodology developed in the first part is extended to the 2 Dimension case. The multi-scale 2D stochastic simulator thus developed can reproduce geostatistical and topological characteristics at the spatial resolution of 1x1 km2.This generator is used in the scope of the feasability study of a new observation system for urban area. The principle of this system is based on the opportunistic use of attenuation measurements provided by geostationary TV satellites which radio waves lay in the 10.7 to 12.7 GHz bandwidth. More specifically it is assumed that the SAT-TV reception terminals installed in private homes are able to measure such attenuations. At this stage of the study we do not have such observations. The study is therefore based on rainfall maps generated using the 2D generator in addition to a hypothetical sensor network. The considered observation system will allow to estimate precipitation fields (30 x 30 km2) with a spatial resolution of 0.5x0.5 km2
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Birrien, Florent. "Assimilation de données et inversion bathymétrique pour la modélisation de l'évolution des plages sableuses." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870775.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une plateforme d'assimilation de données issues de l'imagerie vidéo et intégrée au modèle numérique d'évolution de profil de plage 1DBEACH. Le manque de jeux de données bathymétriques haute-fréquence est un des problèmes récurrents pour la modélisation morphodynamique littorale. Pourtant, des relevés topographiques réguliers sont nécessaires non seulement pour la validation de nos modèles hydro-sédimentaires mais aussi dans une perspective de prévision d'évolution morphologique de nos plages sableuses et d'évolution de la dynamique des courants de baïnes en temps réel. Les récents progrès dans le domaine de l'imagerie vidéo littorale ont permis d'envisager un moyen de suivi morphologique quasi-quotidien et bien moins coûteux que les traditionnelles campagnes de mesure. En effet, les images dérivées de la vidéo de type timex ou timestack rendent possible l'extraction de proxys bathymétriques qui permettent de caractériser et de reconstruire la morphologie de plage sous-jacente. Cependant, ces méthodes d'inversion bathymétrique directes sont limitées au cas linéaire et nécessitent, selon les conditions hydrodynamiques ambiantes, l'acquisition de données vidéo sur plusieurs heures voire plusieurs jours pour caractériser un état de plage. En réponse à ces différents points bloquants, ces travaux de thèse proposaient l'implémentation puis la validation de méthodes d'inversion bathymétrique basées sur l'assimilation dans notre modèle de différentes sources d'observations vidéo disponibles et complémentaires. A partir d'informations hétérogènes et non redondantes, ces méthodes permettent la reconstruction rapide et précise d'une morphologie de plage dans son intégralité pour ainsi bénéficier de relevés bathymétriques haute fréquence réguliers.
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Legaz, Aurélie. "Imagerie et identification des signaux géophysiques distinctifs induits en surface par l'activité hydrothermale." Phd thesis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00813307.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l'étude de la structure et du fonctionnement des systèmes hydrothermaux volcaniques. Nous nous sommes attachés à l'étude géophysique multi-méthodes de deux systèmes hydrothermaux : Waimangu, en Nouvelle-Zélande, et la Solfatara, en Italie. Le premier en raison de sa dynamique, et parce qu'il apparait comme une zone laboratoire purement hydrothermale, sans influence magmatique; le second pour l'observation et la caractérisation géophysique d'un panache hydrothermal accessible à la surface. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la reconnaissance de la structure de Waimangu à grande échelle, et à la caractérisation des principales composantes du système (lacs de cratères, zones fumeroliennes et geysers). Cette étude a permis d'associer les méthodes de potentiel spontané et de résistivité électrique avec des mesures ponctuelles de température et de flux de CO2. Nous avons ensuite ciblé notre étude sur des laboratoires à petite-échelle présents sur Waimangu : Iodine vent, Inferno Crater Lake et le site du Old Geyser. Ces systèmes différent les uns des autres par leur taille, mais aussi par leurs caractéristiques physico-chimiques, qui jouent un rôle determinant dans la sensibilité des méthodes géo-électriques. Sur le site de Iodine Pool, l'application de techniques récentes d'imagerie acoustique sous-marine a permis la localisation précise des sources de bruit hydrothermal. Le suivi par polarisation spontanée d'un évent intermittent a montré une cyclicité dans les signaux, qui peut être expliquée par une variation de hauteur piézométrique. L'application conjointe de l'imagerie acoustique et de l'imagerie électrique sur le site du Old Geyser a mis en évidence la complémentarité des deux techniques dans la localisation d'une structure hydrothermale qui correspond à la fois à une source acoustique et électrique. Dans un troisième temps, nous avons étudié la signature géo-électrique des mouvements de fluides qui accompagnent l'activité cyclique du Lac Inferno. Le suivi temporel de résistivité électrique montre que les variations du lac et les mouvements de fluide observés sont caractérisés par des variations importantes de résistivité dans le sous-sol qui pourraient correspondre à des changements de phase du fluide en profondeur, en accord avec des modélisations analogiques. La campagne réalisée à la Solfatare a permis d'imager le panache hydrothermal par les méthodes électriques (tomographie de résistivité en trois dimensions), acoustiques et thermiques. Nous présentons les résultats obtenus avec la tomographie de résistivité électrique et les mesures de température, qui ont permis de déterminer avec précision les limites spatiales du panache hydrothermal.