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Dissertations / Theses on the topic 'Modèles du climat'
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Moufouma-Okia, Wilfran. "Modélisation du climat de l'Afrique de l'Ouest avec le modèle régional MAR." Grenoble INPG, 2003. http://www.theses.fr/2003INPG0025.
Full text
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Tort, Jacques. "Problèmes inverses pour des équations paraboliques issues de modèles de climat." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1649/.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but d'étudier des problèmes inverses pour des équations paraboliques semi-linéaires issues du modèle de climat de Budyko-Sellers, représentant l'évolution de la température à la surface terrestre pendant une longue période. Une première étape a consisté à étudier un problème inverse pour un modèle méridien, unidimensionnel, dégénéré au bord du domaine, obtenu à partir du modèle général. Dans le but de mieux cerner les phénomènes liés à la dégénérescence de l'opérateur, nous nous sommes d'abord intéressés à une équation linéaire dégénérée plus simple, pour laquelle nous démontrons plusieurs résultats de stabilité Lipschitzienne dans la détermination d'un terme source et d'une constante dans le terme de diffusion. Nous résolvons également un problème de contrôlabilité approchée avec un contrôle placé au point frontière dégénéré. Ensuite, nous démontrons deux théorèmes de stabilité Lipschitzienne dans la détermination d'un coefficient, appelé coefficient d'ensoleillement. Le premier résultat concerne le modèle méridien non linéaire, tandis que le second est obtenu pour l'équation générale non linéaire, posée sur la surface terrestre<br>This work aims at solving inverse issues in semilinear parabolic equations derived from the Budyko-Sellers climate model, which represents the evolution of the Earth's surface temperature during a long time period. A first step consists in studying an inverse problem in a one dimensional degenerate model on a meridian. In order to understand the consequences of boundary degeneracies, we have first investigated a one dimensional linear degenerate equation. We prove various Lipschitz stability results in the determination of a source term and a diffusive constant. We also solve an approximate controllability issue, putting a control at the degenerate boundary point. Eventually, we prove two Lipschitz stability results in the determination of the so-called insolation function, in both cases of the semilinear model on a meridian and the general semilinear equation posed on the Earth's surface
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Vaittinada, ayar Pradeebane. "Intercomparaison et développement de modèles statistiques pour la régionalisation du climat." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV010/document.
Full textAbstract:
L’étude de la variabilité du climat est désormais indispensable pour anticiper les conséquences des changements climatiques futurs. Nous disposons pour cela de quantité de données issues de modèles de circulation générale (GCMs). Néanmoins, ces modèles ne permettent qu’une résolution partielle des interactions entre le climat et les activités humaines entre autres parce que ces modèles ont des résolutions spatiales souvent trop faibles. Il existe aujourd’hui toute une variété de modèles répondant à cette problématique et dont l’objectif est de générer des variables climatiques à l’échelle locale àpartir de variables à grande échelle : ce sont les modèles de régionalisation ou encore appelés modèles de réduction d’échelle spatiale ou de downscaling en anglais.Cette thèse a pour objectif d’approfondir les connaissances à propos des modèles de downscaling statistiques (SDMs) parmi lesquels on retrouve plusieurs approches. Le travail s’articule autour de quatre objectifs : (i) comparer des modèles de réduction d’échelle statistiques (et dynamiques), (ii) étudier l’influence des biais des GCMs sur les SDMs au moyen d’une procédure de correction de biais, (iii) développer un modèle de réduction d’échelle qui prenne en compte la non-stationnarité spatiale et temporelle du climat dans un contexte de modélisation dite spatiale et enfin, (iv) établir une définitiondes saisons à partir d’une modélisation des régimes de circulation atmosphérique ou régimes de temps.L’intercomparaison de modèles de downscaling a permis de mettre au point une méthode de sélection de modèles en fonction des besoins de l’utilisateur. L’étude des biais des GCMs révèle une influence indéniable de ces derniers sur les sorties de SDMs et les apports de la correction des biais. Les différentes étapes du développement d’un modèle spatial de réduction d’échelle donnent des résultats très encourageants. La définition des saisons par des régimes de temps se révèle être un outil efficace d’analyse et de modélisation saisonnière.Tous ces travaux de “Climatologie Statistique” ouvrent des perspectives pertinentes, non seulement en termes méthodologiques ou de compréhension de climat à l’échelle locale, mais aussi d’utilisations par les acteurs de la société<br>The study of climate variability is vital in order to understand and anticipate the consequences of future climate changes. Large data sets generated by general circulation models (GCMs) are currently available and enable us to conduct studies in that direction. However, these models resolve only partially the interactions between climate and human activities, namely du to their coarse resolution. Nowadays there is a large variety of models coping with this issue and aiming at generating climate variables at local scale from large-scale variables : the downscaling models.The aim of this thesis is to increase the knowledge about statistical downscaling models (SDMs) wherein there is many approaches. The work conducted here pursues four main goals : (i) to discriminate statistical (and dynamical) downscaling models, (ii) to study the influences of GCMs biases on the SDMs through a bias correction scheme, (iii) to develop a statistical downscaling model accounting for climate spatial and temporal non-stationarity in a spatial modelling context and finally, (iv) to define seasons thanks to a weather typing modelling.The intercomparison of downscaling models led to set up a model selection methodology according to the end-users needs. The study of the biases of the GCMs reveals the impacts of those biases on the SDMs simulations and the positive contributions of the bias correction procedure. The different steps of the spatial SDM development bring some interesting and encouraging results. The seasons defined by the weather regimes are relevant for seasonal analyses and modelling.All those works conducted in a “Statistical Climatologie” framework lead to many relevant perspectives, not only in terms of methodology or knowlegde about local-scale climate, but also in terms of use by the society
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Travers, Trolet Morgane. "Couplage de modèles trophiques et effets combinés de la pêche et du climat." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066117.
Full textAbstract:
La surexploitation et le changement climatique affectent le fonctionnement des écosystèmes marins, mais des incertitudes existent quant aux effets de leur action combinée. Par une approche de modélisation, ce travail de thèse vise à étudier comment les effets top-down de la pêche et les effets bottom-up du climat se combinent au sein du réseau trophique. Une synthèse bibliographique préliminaire a révélé l'absence d'un modèle end-to-end applicable en l'état à notre écosystème d'étude - le sud-Benguela - qui permettrait l'étude des effets conjoints de la pêche et du climat. Le couplage des modèles de plancton ROMS-N2P2Z2D2 et de poissons OSMOSE s'est alors imposé comme une méthode innovante permettant de développer un outil approprié à nos objectifs. L'importance d'un couplage à double sens via la prédation est illustrée par l'étude des variabilités spatiale et temporelle du terme de rétroaction, puis par la comparaison des dynamiques planctoniques et écosystémiques lorsqu'il y a rétroaction ou non. La simulation de scénarios climatique et halieutique montre que les effets combinés de la pêche et du climat sont généralement plus faibles que la somme de leurs effets individuels. Ce résultat reflète la forte résistance du système aux perturbations extérieures, induite par les relations trophiques nombreuses et variables entre les organismes. En accord avec les hypothèses de fonctionnement trophique basées sur l'intensité de la production primaire et la diversité des prédateurs, l'étude de la pyramide trophique montre que le contrôle bottom-up domine dans le sud-Benguela, i. E. Que le climat affecte le fonctionnement trophique de cet écosystème plus fortement que de la pêche.
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Qasmi, Saïd. "Sensibilité du climat européen à la variabilité multidécennale de l'Atlantique Nord." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30367.
Full textAbstract:
La tendance au réchauffement d'origine anthropique observée au cours du XXè siècle en Europe est ponctuée par des fluctuations expliquées en partie par la variabilité interne du climat. Les mécanismes physiques entre la Variabilité Atlantique Multidécennale (AMV), dont la composante interne module une partie de la variabilité atmosphérique, et le climat européen sont étudiés dans cette thèse. Une étude des modèles climatiques montre une grande diversité dans la simulation de la téléconnexion entre l'AMV et la température estivale en Europe. La sous-estimation moyenne de son intensité par rapport aux observations contribue notamment à expliquer les incertitudes qui entachent les prévisions décennales du climat. Des expériences numériques utilisées pour isoler les mécanismes d'influence de l'AMV sur le climat européen indiquent que l'AMV est susceptible de significativement moduler la température, les précipitations et l'occurrence d'événements extrêmes, en hiver et en été<br>The anthropogenic warming trend observed during the 20th century in Europe is characterized by fluctuations, which are partly explained by internal climate variability. The physical mechanisms between the Atlantic Multidecadal Variability (AMV, whose internal component contributes to shape atmospheric variability), and the European climate are investigated in this thesis. A comprehensive study of climate models shows a great diversity in the simulation of the teleconnection between the AMV and European summer temperature. The underestimation of its intensity relative to the observations contributes to explain the uncertainties within the decadal climate predictions. Numerical experiments used to assess the mechanisms of influence of the AMV on the European climate indicate that the AMV is likely to significantly modulate temperature, precipitation and the occurrence of extreme events in winter and summer
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Masson-Delmotte, Valérie. "Simulation du climat de l'Holocène moyen à l'aide de modèles de circulation générale atmosphérique : impact des paramétrisations." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0477.
Full textAbstract:
Les modèles de circulation générale de l'atmosphère sont les outils les plus complexes pour l'étude du climat. Mis au point par rapport au climat actuel, ils sont utilisés pour comprendre la réponse climatique aux perturbations anthropiques. Cependant, de nombreuses incertitudes demeurent quant aux paramétrisations utilisées pour les phénomènes de petite échelle (nuages, turbulence. . . ). Simuler les climats passés permet d'évaluer l'aptitude de ces modèles à décrire un climat différent de l'actuel, de tester l'impact des paramétrisations sur leur sensibilité, et de comprendre les mécanismes de changements de climats. L'Holocène moyen, il y a 6000 ans, a été choisi, dans le cadre du projet international PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project), pour tester la réponse des modèles aux changements d'insolation résultant des changements de la configuration orbitale terrestre. Nous avons effectué les premières comparaisons entre huit modèles, et isolé deux zones clés : les moussons africaine et asiatique en été, et les moyennes latitudes nord en hiver. Les changements climatiques simulés sont confrontés aux indications paléoclimatiques issues des niveaux passés des lacs pour les moussons, et des pollens fossiles pour l'Europe. Le changement de climat européen est particulièrement sensible à l'état de surface océanique, comme le montrent deux études de sensibilité aux températures de la Méditerranée et de l'Atlantique, effectuées avec le modèle du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD). Enfin, en utilisant deux versions du modèle du LMD, nous montrons qu'une analyse des termes du bilan d'énergie de l'atmosphère permet d'isoler l'impact des paramétrisations sur la réponse climatique du modèle : la prise en compte de la stabilité verticale pour le traitement du flux de chaleur sensible en surface joue sur les réchauffements aux moyennes latitudes nord en hiver ; le modèle d'hydrologie du sol continental modifie le recyclage local des précipitations, la structure verticale des nuages et influence les mécanismes d'intensification des moussons.
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Vignon, Etienne. "La couche limite extrême du Plateau Antarctique et sa représentation dans les modèles de climat." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU023/document.
Full textAbstract:
L’observation des couches limites atmosphériques au dessus du plateau antarctique a mis en évidence les plus fortes inversions de température proches de la surface de la planète. Bien paramétriser ces couches limites extrêmes dans un modèle de circulation générale est essentiel pour represéntercorrectement l’inversion climatologique de température au dessus du plateau, mais également pour reproduire des vents catabatiques réalistes en aval du plateau et de surcroit, une circulation atmosphérique correcte dans l’hémisphère sud. Les conclusions des précédentes "Gewex AtmosphericBoundary Layer Studies" (GABLS) ont conduit au constat que la paramétrisation des couches limites stables dans les modèles climatiques est une des priorités pour la communauté des modélisateurs.Ceci est dû au fait que la nature même des processus physiques en jeu est mal connue mais aussi parce que les lois de similitudes, sur lesquelles les paramétrisations du mélange turbulent sont fondées, ne sont pas applicables en condition très stable. L’objectif de ces travaux de thèse est d’évaluer et d’améliorer la représentation des couches limites sur le plateau antarctique dans le modèle français de circulation générale Laboratoire de MétéorologieDynamique-Zoom (LMDZ), composante atmosphérique du modèle de climat IPSL. Avant l’évaluation même du modèle, une étude approfondie de la couche limite de surface et de la structure de la couche limite stable a été conduite à partir de l’analyse de mesures in situ au Dôme C. Il en a résulté une caractérisation de la hauteur de rugosité aérodynamique, une estimation des flux turbulents de surface sur une année entière ainsi que la mise en évidence de sursaturations de la vapeur d’eau par rapport à la glace. L’analyse des mesures de température et de vent le long d’une tour de 45 m a aussi montré que la couche limite se comporte tel un système dynamique à deux régimes distincts. La relation entrevitesse du vent et inversion de température décrit un "S renversé", suggérant une transition de régime suivant un hystérésis. Une étude complémentaire a révélé que ce comportement dynamique à deux régimes est une caractéristique générale et robuste des couches limites stables, qui peuvent transiter,selon l’intensité des forçages, d’un régime ’turbulent’ peu stable à un régime ’radiatif’ très stable et vice et versa.Le modèle LMDZ a ensuite été évalué en configuration 1D sur un cycle diurne d’été dans le cadre de la quatrième expérience GABLS. Des tests de sensibilité aux paramètres de surface et à la paramétrisation du mélange turbulent ont été réalisés. Ils ont conduit à de nettes améliorations des performancesdu modèle ainsi qu’à la mise en place d’une configuration adaptée aux conditions antarctiques. Des simulations complémentaires en 3D ont par la suite soulevé l’importance du transfert radiatif infrarouge et de la paramétrisation des flux turbulents de surface pour la modélisation de la couchelimite sur le plateau pendant la nuit polaire. Enfin, les travaux de thèse ont été étendus à la modélisation des couches limites stables continentales. Les paramétrisations locales de turbulence ont en effet tendance à sous-estimer le mélange sous-maille continental, en raison de la multitude des processusde mélange en jeu. Un réflexion a donc été portée sur la façon de palier ce manque de mélange, avec comme idée directrice de transférer la perte d’énergie cinétique grande échelle perdue lors du freinage de l’écoulement par les ondes de gravité, vers de l’énergie cinétique turbulente<br>Observation of the Atmospheric Boundary Layers (ABL) above the Antarctic Plateau has revealed the strongest near-surface temperature stratifications on the Earth. A correct parametrization of the very stratified Antarctic ABLs in General Circulation Models (GCM) is critical since they exert a strongcontrol on the continental scale temperature inversion, on the coastal katabatic winds and subsequently on the Southern Hemisphere circulation. The previous Gewex Atmospheric Boundary Layer Studies (GABLS) highlighted that the parametrization of the very stratified, or very stable, ABLs isone of the most critical challenge in the atmospheric modelers community. Indeed, the nature of the mixing processes are not completely understood and the commonly used similarity laws, on which the model’s parametrization are usually based, are no longer valid. The aim of this PhD work is to evaluate and improve the modelling of the ABL over the Antarctic Plateau by the Laboratoire de Météorologie Dynamique-Zoom (LMDZ) GCM, the atmospheric component of the IPSL Earth System Model in preparation for the sixth Coupled Models Intercomparison Project. Before the model evaluation itself, an in-depth study of the dynamics of the atmospheric surface layer and of the stable ABL over the Antarctic Plateau was carried out from in situ measurements at Dome C. The analysis enabled the first estimations of the roughness length and of the surface fluxes during the polar night at this location as well as the characterization of very frequent occurences of near-surface moisture supersaturations with respect to ice. Investigation of meteorological measure-ments along a 45 m tower also revealed two distinct dynamical regimes of the stable ABL at this location. In particular, the relation between the near surface inversion amplitude and the wind speed takes a typical ’reversed S-shape’, suggesting a system obeing with an hysteresis. A further analysisshowed that this is a clear illustration of a general and robust feature of the stable ABL systems, corresponding to a ‘critical transition’ between a steady turbulent and a steady ‘radiative’ regime. LMDZ was then run on 1D simulations during a typical clear-sky summertime diurnal cycle in the framework of the fourth GABLS case. Sensitivity tests to surface parameters, vertical grid and turbulent mixing parametrizations were performed leading to significant improvements of the model and to a new configuration better adapted for Antarctic conditions. 3D simulations were then carried outwith the ’zooming capability’ of the horizontal grid and with nudging. These simulations enabled a further evaluation of the model over a full year and extending the analysis beyond Dome C. In particular, this study raised the importance of the radiative scheme and of the surface layer scheme forthe modelling of the ABL during the polar night over the Plateau. Finally, the PhD work extented toward the modelling of the stable ABL over the other continents, assessing how the frequently underestimated subgrid mixing of momentum and heat can be compensated by a transfer of large scalekinetic energy toward turbulent kinetic energy when the flow is slowed down by orographic gravity wave drag
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Beaumet, Julien. "Changement climatique en Antarctique : études à l'aide d'un modèle atmosphérique de circulation générale à haute résolution régionale." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU050/document.
Full textAbstract:
L'augmentation du bilan de masse en surface de la calotte polaire Antarctique causée par celle des chutes de neige est la seule contribution négative à l'élévation du niveau de mer attendue dans le courant du 21ème siècle dans le cadre du réchauffement climatique causé par les activités humaines. La régionalisation dynamique de projections climatiques issues de modèles couplés océans-atmosphère est la méthode la plus couramment utilisée pour estimer les variations futures du climat Antarctique. Néanmoins, de nombreuses incertitudes subsistent suite à l'application de ces méthodes, en particulier en raison des biais conséquents sur les conditions océaniques de surface et sur la circulation atmosphérique aux hautes latitudes de l’Hémisphère Sud dans les modèles couplés.Dans la première partie de ce travail, différentes méthodes de corrections de biais des conditions océanique de surface ont été évaluées. Les résultats ont permis de retenir une méthode quantile-quantile pour la température de surface de l'océan et une méthode d'analogues pour la concentration en glace de mer. En raison de la forte sensibilité du climat future Antarctique aux variations de couverture de glace de mer dans l'Océan Austral, les conditions océaniques issues de deux modèles couplés, NorESM1-M et MIROC-ESM, présentant des diminutions d’étendues de glace de mer hivernales largement différentes (-14 et -45%) ont été retenues. Les conditions océaniques provenant d'un scénario RCP8.5 de ces deux modèles ont été corrigées afin de forcer le modèle atmosphérique global ARPEGE.Par la suite, ARPEGE a été utilisé dans une configuration grille-étirée, permettant d'atteindre une résolution horizontale de 40 kilomètres sur l'Antarctique. Il a été contraint aux limites par les conditions océaniques de surface observées et celles issues des simulations historiques des modèles NorESM1-M et MIROC-ESM pour la période récente (1981-2010). Pour la fin du 21ème siècle (2071-2100), les forçages océaniques originaux et corrigés issus de ces deux derniers modèles ont été utilisés. L'évaluation pour le présent a permis de mettre en évidence, la capacité du modèle ARPEGE de reproduire le climat et le bilan de masse de surface Antarctique ainsi que la persistance d'erreurs substantielles sur la circulation atmosphérique y compris dans la simulation forcée par les conditions océaniques observées. Pour le climat futur, l'utilisation des forçages océaniques MIROC-ESM corrigés a engendré des augmentations supplémentaires significatives à l'échelle continentale pour les températures hivernales et le bilan de masse annuel.Enfin, ARPEGE a été corrigé en ligne, à l'aide d'une climatologie des termes de rappel du modèle issus d'une simulation guidée par les réanalyses climatologiques. L'application de cette méthode sur la période récente a très largement amélioré la modélisation de la circulation atmosphérique et du climat de surface Antarctique. L'application pour le climat futur suggère des augmentations de températures (+0.7 à +0.9 C) et de précipitations (+6 à +9%) supplémentaires par rapport à celles issues des scénarios réalisés sans correction atmosphérique. Le forçage de modèles climatiques régionaux ou de dynamique glaciaire avec les scénarios ARPEGE corrigés est à explorer au regard des impacts potentiellement importants pour la calotte Antarctique et sa contribution à l'élévation du niveau des mers<br>The increase of the Antarctic ice-sheet surface mass balance due to rise in snowfall is the only expected negative contribution to sea-level rise in the course of the 21st century within the context of global warming induced by mankind. Dynamical downscaling of climate projections provided by coupled ocean-atmosphere models is the most commonly used method to assess the future evolution of the Antarctic climate. Nevertheless, large uncertainties remain in the application of this method, particularly because of large biases in coupled models for oceanic surface conditions and atmospheric large-scale circulation at Southern Hemisphere high latitudes.In the first part of this work, different bias-correction methods for oceanic surface conditions have been evaluated. The results have allowed to select a quantile-quantile method for sea surface temperature and an analog method for sea-ice concentration. Because of the strong sensitivity of Antarctic surface climate to the variations of sea-ice extents in the Southern Ocean, oceanic surface conditions provided by two coupled models, NorESM1-M and MIROC-ESM, showing clearly different trends (respectively -14 and -45%) on winter sea-ice extent have been selected. Oceanic surface conditions of the ``business as usual" scenario (RCP8.5) coming from these two models have been corrected in order to force the global atmospheric model ARPEGE.In the following, ARPEGE has been used in a stretched-grid configuration, allowing to reach an horizontal resolution around 40 kilometers on Antarctica. For historical climate (1981-2010), the model was driven by observed oceanic surface conditions as well as by those from MIROC-ESM and NorESM1-M historical simulation. For late 21st century (2071-2100), original and bias corrected oceanic conditions from the latter two model have been used. The evaluation for present climate has evidenced excellent ARPEGE skills for surface climate and surface mass balance as well as large remaining errors on large-scale atmospheric circulation even when using observed oceanic surface conditions. For future climate, the use of bias-corrected MIROC-ESM oceanic forcings has yielded an additionally significant increase in winter temperatures and in annual surface mass balance at the continent-scale.In the end, ARPEGE has been corrected at run-time using a climatology of tendency errors coming from an ARPEGE simulation driven by climate reanalyses. The application of this method for present climate has dramatically improved the modelling of the atmospheric circulation and antarctic surface climate. The application for the future suggests significant additional warming (~ 0.7 to +0.9 C) and increase in precipitation (~ +6 to +9 %) with respect to the scenarios realized without atmospheric bias correction. Driving regional climate models or ice dynamics model with corrected ARPEGE scenarios is to explored in regards of the potentially large-impacts on the Antarctic ice-sheet and its contribution to sea-level rise
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Guillemot, Hélène. "La modélisation du climat en France des années 1970 aux années 2000 : histoire, pratiques, enjeux politiques." Paris, EHESS, 2007. http://www.theses.fr/2007EHES0149.
Full textAbstract:
Notre thèse porte sur l'histoire de la modélisation du climat de la fin des années 1960 aux années 2000, abordée à partir des pratiques de modélisation dans les deux centres développant un modèle de climat en France : le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) du CNRS (ainsi que l'Institut Pierre Simon Laplace, fédération de laboratoires de la région parisienne) et l'organisme national de prévision météorologique, Météo-France. Après un retour sur les premiers modèles numériques de climat, nous retraçons l'évolution de la modélisation au LMD et à Météo-France, et comparons les institutions, les trajectoires des chercheurs et les façons de travailler très différentes de ces organismes, déterminées par les cultures institutionnelles. Nous décrivons quelques pratiques de modélisation, notamment les paramétrisations et les validations des modèles par les données, et analysons les spécificités de ces pratiques scientifiques liées à l'usage de l'ordinateur. Revenant sur un moment charnière de l'histoire de la modélisation en France, le début des années 1990 où ont eu lieu des recompositions institutionnelles et scientifiques qui ont permis d'aborder les couplages des modèles et les simulations du climat futur, nous analysons la façon dont les modélisateurs français se sont confrontés à la question du changement climatique, et notamment à la participation aux prévisions climatiques du GIEC. Enfin, nous abordons l'extension de la modélisation du climat à celle du « Système -Terre », intégrant d'autres milieux, cycles et interactions, pour nous interroger sur les mutations que ces changements induisent dans les pratiques des modélisateurs<br>Our thesis relates to the history of climate modelling from the end of the nineteen sixties to the beginning of this century, focusing on the modelling practices in the two centres developing a climate model in France: the Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) from the CNRS (and the Institut Pierre Simon Laplace, a fédération of laboratories in and around Paris) and the national organism for vveather forecast, Météo-France. Starting with the first numerical climate models, we trace the évolution of modelling at LMD and Météo-France, and compare the institutions, the carecrs of the researchers and the very différent ways of working in thèse two organisms, determined by their institutional cultures. We describe several modelling practices, in particular the parametrization and validation of models by data, and we analyse the specificities of the scientific practices related to the use of computer. Returning to a critical transitional period in the history of modelling in France, the beginning of the nineties, whcn institutional and scientific reconfigurations allowed coupling of models and simulations of future climate, we analyse the way French modellers confronted the problem of climate change, especially the contribution to IPCC climate prévisions. Finally, we address the expansion of climate modelling to « Earth System », integrating other environments, cycles and interactions, and we discuss the mutations that thèse changes are generating in the working practices of modellisers
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Palerme, Cyril. "Etude des précipitations en Antarctique par télédétection radar, mesures in-situ, et intercomparaison de modèles de climat." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU046/document.
Full textAbstract:
Au cours du XXIème siècle, une augmentation des précipitations est attendue dans les régions polaires. En Antarctique, cette augmentation devrait se traduire par une accumulation de neige sur le continent, contribuant ainsi positivement au bilan de masse de la calotte polaire, et par conséquent négativement au niveau des mers. Les modèles utilisés pour simuler le climat du XXIème siècle prédisent presque tous une augmentation des précipitations en Antarctique, mais l'importance de ce changement diffère fortement d'un modèle à l'autre. De plus, les taux de précipitation actuels reproduits par ces mêmes modèles divergent également beaucoup. Cependant, faute d'observation fiable de précipitation en Antarctique, il était jusqu'à présent difficile de vérifier la capacité des modèles à simuler ces dernières. Dans cette étude, les données issues du radar météorologique embarqué à bord du satellite CloudSat ont été utilisées afin de produire la première climatologie de précipitation en Antarctique à partir d'observations. Cette climatologie couvre la période août 2006 - avril 2011, et a montré de très bons accords avec les réanalyses ERA Interim qui n'utilisent pas d'observations issues de CloudSat. Le taux de chute de neige obtenu avec CloudSat sur le continent Antarctique jusqu'à 82°S est en moyenne de 171 mm/an. L'automne austral est la saison avec les chutes de neige les plus importantes, et le printemps austral, la saison avec les chutes de neige les plus faibles. Par ailleurs, une expérience de mesure in-situ des précipitations a été développée sur la base de Dumont d'Urville en Antarctique, des observations in-situ étant nécessaires à la validation des algorithmes de télédétection. Un système de profilage utilisant des capteurs optiques a été installé sur un mât de 73 m afin d'identifier les chutes de neige et les évènements de transport de neige par le vent. Les flux de neige mesurés à différentes hauteurs devraient être similaires lors de chute de neige sans transport de neige, alors qu'un gradient devrait apparaître si de la neige est transportée depuis la surface. Le système a été évalué et comparé aux analyses opérationnelles d'ECMWF. Enfin, les simulations des modèles de climat utilisés pour la production du rapport du GIEC ont été comparées aux observations satellites obtenues. Tous les modèles simulent un taux de chute de neige supérieur à celui observé avec CloudSat. Le changement de précipitation en Antarctique durant le XXIème siècle simulé varie de -6.0 % à +39.4 % en fonction des modèles et des scénarios d'émission de gaz à effet de serre. Les modèles de climat simulant des taux de chute de neige proches de ceux observés par satellite pour la période actuelle prédisent en moyenne un changement plus important de précipitation au cours du XXIème siècle, et donc un impact sur le niveau des mers plus conséquent<br>During the 21st century, precipitation is expected to increase in polar regions. In Antarctica, this would lead to an increase in snow accumulation over the continent, which would represent a positive contribution to the ice sheet mass balance, and thus a negative contribution to sea level. Almost all the climate models predict a precipitation increase in Antarctica during the 21st century, but this change differs widely according to the models. Moreover, the current precipitation rate simulated by these models diverge greatly. However, because no reliable observation of Antarctic precipitation was available so far, it was not possible to benchmark climate models. In this study, data from the cloud profiling radar onboard CloudSat satellite have been used to produce the first climatology of Antarctic precipitation from observations. This climatology agrees well with ERA Interim reanalysis, the production of which is constrained by various in situ and satellite observations, but does not use any data from CloudSat. The mean snowfall rate from CloudSat observations is 171 mm/an over the Antarctic ice sheet, north of 82°S. The maximum snowfall rate is observed during the fall, while the minimum snowfall rate occurs in spring. Because in-situ measurements are necessary to evaluate remote sensing observations, a field experiment has been developed at Dumont d'Urville station in Antarctica for measuring precipitation. Optical sensors have been set up at different levels on a 73-meter tower in order to separate snowfall from blowing snow events. Snow flux measured at different heights should be similar during snowfall without blowing snow, whereas a gradient shoud be observed if blowing snow occurs. The system has been evaluated and compared to the ECMWF operational analysis. Finally, simulations from the climate models used for the last IPCC report have been compared to the new satellite climatology. All the models produce a higher snowfall rate than the snowfall observed with CloudSat. Precipitation increase predicted in Antarctica varies from -6.0 % to +39.4 % according to the models and the greenhouse gas emissions scenarios.Climate models which reproduce a current snowfall rate close to the snowfall rate observed by satellite predict on average a larger increase in Antarctic precipitation during the 21st century, and thus a stronger impact on sea level
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Sepulchre, Pierre. "Compréhension et modélisation du climat d'Afrique centrale au miocène supérieur : application au bassin hydrographique du Tchad." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2252.
Full textAbstract:
Le bassin hydrographique du Tchad est le lieu de découvertes paléontologiques de premier ordre. Les fossiles, tout comme les données sédimentaires, traduisent des occurrences répétitives de phases humides (menant à des épisodes de marécages et de lacs géants) et arides depuis le Miocène supérieur (7 Ma) dans ce qui est désormais un désert. L’utilisation d’un modèle de circulation atmosphérique global (AGCM) a permis d’appréhender les grands mécanismes climatiques ayant influencé l’évolution hydrologique du bassin tchadien. Dans un premier temps, des expériences réalistes montrent l’importance jouée par l’insolation et les températures de surface du golfe de Guinée dans l’établissement d’un bilan hydrologique positif sur le bassin tchadien, via une migration septentrionale de la zone de convergence intertropicale (ITCZ). Les premières étapes du développement d’un modèle de lac dédié à ce bassin hydrographique ont été réalisées, afin de comprendre la rétroaction de grandes surfaces d’eau libre sur le climat régional, et sur l’éventuel maintien de conditions humides sur le bassin. L’aspect de la tectonique a été lui aussi abordé, par l’intermédiaire de simulations de sensibilité à l’évolution de la topographie liée au Rift est-africain. L’impact à l’Ouest et à l’Est du continent, en terme de circulation atmosphérique et de précipitations, à été quantifié, montrant qu’au premier ordre, la topographie est-africaine, s’il elle a directement influencé l’évolution des paléoenvironnements à l’Est, n’a pas joué de rôle déterminant pour le climat à l’Ouest, celui-ci étant principalement influencé par la circulation de mousson d’Afrique de l’Ouest<br>Numerous fossil discoveries and sedimentological records in Chad revealed alternating arid and humid phases (leading to giant lacustrine areas) over Chad basin during the late Miocene (ca 7 Ma). Using an Atmospheric Global Circulation Model, we assessed the atmospheric mechanisms and the forcing factors involved in this climatic pattern. We showed that cold Sea Surface Temperatures were necessary to reinforce West African monsoon, move northward the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ), and set a positive hydrological balance over Chad. To understand the feedback of a giant lake area on the regional climate, we made the first steps of the implementation of a code dedicated to lake and swamp surfaces in the AGCM. Moreover, with sensitivity experiments to topography, we assessed the tectonics impact, regarding the East African Rift System, and showed that it played a crucial role in East Africa aridification, whereas its impact on central and western Africa, including Chad basin, seems negligible
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Quaas, Johannes. "L'effet indirect des aérosols : paramétrisation dans des modèles de grande échelle et évaluation des données satellitales." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0046.
Full text
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Comeau, Monelle. "La caractérisation du climat givrant de sites éoliens : mesure, analyse de modèles et cartographie du givrage atmosphérique." Mémoire, École de technologie supérieure, 2008. http://espace.etsmtl.ca/139/1/COMEAU_Monelle.pdf.
Full textAbstract:
De plus en plus, des éoliennes sont installées en climats froids, climats propices au givrage
atmosphérique. Caractériser le climat givrant d'un site peut donc s'avérer une étape utile dans
la planificafion d'un parc éolien, mais elle comporte plusieurs défis.
L'un d'eux est la mesure du givrage atmosphérique. Il existe plusieurs instruments et méthodes
pour le mesurer, mais la fiabilité de ceux-ci n'est pas toujours connue ou documentée.
Pour étudier toutes les problématiques reliées à la mesure du givrage atmosphérique, un banc
d'essai a été conçu et installé à Baie-des-Sables. Ce banc d'essai comprend deux instruments
de détection du givrage atmosphérique et une variété d'autres instruments qui peuvent servir
à identifier des conditions propices au givrage atmosphérique. Le banc d'essai permettra
d'évaluer la durée, l'intensité, la persistance et le type de givrage atmosphérique de diverses
manières.
Un autre défi est la modélisafion des périodes de givrage atmosphérique. La modélisafion
est utile parce qu'il n'est pas toujours possible d'avoir accès à des données sur le givrage
atmosphérique. Il existe plusieurs modèles qui permettent d'esfimer les périodes de givrage
atmosphérique à partir de données météorologiques standard. Toutefois, la performance de ces
modèles n'est pas toujours bien connue. Une partie du mémoire est dédiée à mettre en place
une méthodologie d'évaluation quantitative de modèles simples d'estimation des périodes
de givrage atmosphérique. Ensuite, ces modèles sont appliqués à des données numériques
de réanalyse, et les résultats sont comparés à des observations de givrage atmosphérique à
six aéroports. Cette comparaison permet de comprendre les forces et les faiblesses de ces
différents modèles. Le modèle ufilisant la température et l'humidité relafive permet d'établir
une certaine corrélafion entre le nombre d'heures de givrage atmosphérique prédit et observé
annuellement, alors que celui utilisant la température et une prévision de pluie verglaçante
indique la meilleure correspondance dans le temps entre les événements prédits et observés.
Le modèle de température et d'humidité relafive est exploité pour tracer une carte du givrage
atmosphérique pour la partie sud du Québec. Même si la marge d'erreur associée à la prédiction
d'heures de givrage atmosphérique est importante, cette carte peut être une estimation
valable pour les régions oij il n'existe pas de donnée7 sur le givrage atmosphérique.
Finalement, les résultats du mémoire démontrent qu'une bonne modélisation des périodes de
givrage atmosphérique pour le domaine de l'énergie éolienne nécessite des recherches plus
poussées.
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Brient, Florent. "Etude de la réponse des nuages tropicaux à un réchauffement climatique simulée par les modèles de climat." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066072.
Full text
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Msadek, Rym. "Rôle de la circulation thermohaline dans la variabilité du climat." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066087.
Full textAbstract:
L’objet de cette thèse est l’étude des interactions entre l’océan et l’atmosphère aux échelles de temps décennales. On s’intéresse en particulier au rôle de la circulation thermohaline (ou MOC) dans la variabilité du climat dans des simulations couplées. Dans la première partie de la thèse, nous étudions les mécanismes à l’origine de la variabilité basse fréquence de la MOC dans le modèle du climat de l’IPSL. Nos résultats montrent que les fluctuations basse fréquence de la MOC sont essentiellement forcées par l’EAP, qui est le deuxième mode de variabilité atmosphérique dans l’Atlantique Nord. La MOC a également une influence significative sur l’atmosphère, qui se projette en été sur l’EAP du modèle, suggérant ainsi une faible rétroaction positive sur la MOC. Dans la deuxième partie de la thèse, la réponse atmosphérique d’été est analysée à l’aide d’expériences de sensibilité et des mécanismes physiques sont proposés. La réponse de l’atmosphère aux fluctuations basse fréquence de la MOC est caractérisée par une modification de la circulation subtropicale dans la zone de mousson Indo-Asiatique. Elle est également modulée par l’activité des tourbillons transitoires probablement à l’origine de la forte non linéarité de la réponse. Une influence significative de la MOC sur l’atmosphère est également détectée en hiver et se projette sur la NAO.
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Ladant, Jean-Baptiste. "Interactions climat-calotte durant la greenhouse Crétacé-Paléogène (120-34 Ma) : influence de la paléogéographie et du CO2 atmosphérique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV019/document.
Full textAbstract:
Les enregistrements climatiques globaux à l’échelle géologique entre le Crétacé et le début du Cénozoïque indiquent des variations de grande amplitude. Sur le long terme, celles-ci sont déterminées par l’équilibre entre la composition atmosphérique en gaz à effet de serre, principalement le CO2, issus du dégazage volcanique et l’altération continentale, modulée par les mouvements tectoniques des continents. Dans cette thèse, les liens entre paléogéographie et CO2 ont été étudiés dans le contexte des interactions entre climat et calottes de glace au cours d’un intervalle de temps dit de « greenhouse », entre 120 et 34 Ma. L’utilisation d’une suite de modèles impliquant un modèle couplé moyenne résolution, un modèle atmosphérique haute résolution et un modèle de calotte de glace, a permis de montrer que les changements paléogéographiques survenant au Crétacé ont régulé la présence de glace en Antarctique. Dans un second temps, une nouvelle méthode de couplage climat-calotte a été développée pour étudier la glaciation Eocène-Oligocène. Ces développements ont permis de reconstruire une évolution fidèle de celle-ci, en bon accord avec les données. Deux rétroactions liées à cette glaciation et à la chute concomitante du CO2 atmosphérique sont étudiées. En premier lieu, l’impact de la glaciation sur le Courant Circumpolaire Antarctique est abordé, montrant que celle-ci génère une intensification de ce courant. Ensuite, au sein d’une étude mêlant données et modèles pour documenter la présence de moussons en Asie dès l’Eocène moyen, il est montré que le changement climatique de la fin de l’Eocène induit une baisse d’intensité de la mousson asiatique. Enfin, dans la perspective d’analyser les conséquences des changements paléogéographiques du Cénozoïque sur la biogéochimie marine, des tests de sensibilité aux passages océaniques de Panama et de Drake ont été réalisés<br>On geological timescales, global climate proxies indicate that variations of large magnitude occur between the Cretaceous and the Cenozoic. On the long term, these variations are mostly determined by the equilibrium between the greenhouse gases composition of the atmosphere, primarily the CO2, and continental weathering set up by the spatial location of Earth’s landmasses. Here, the links between paleogeography and CO2 are looked upon in a climate-ice sheet interactions framework during a greenhouse period of Earth history (120 – 34 Ma). A suite of models involving both coupled and ice sheet models have been used to demonstrate that paleogeographic reorganizations have regulated the presence of ice over Antarctica during the Cretaceous. In a second time and using a similar setup, a new method for climate-ice sheet coupling have been developed and applied to the Eocene-Oligocene (EO) glaciation to yield a new scenario of ice evolution, in good agreement with data. Two feedbacks related to this glaciation and the coeval atmospheric CO2 fall are investigated. First, it is shown that the EO glaciation generates an intensification of the Antarctic Circumpolar Current. Second, within a data-model study demonstrating active Asian monsoons as old as the mid-Eocene, it is shown that the climatic change at the end of the Eocene is responsible for a reduction in the intensity of the Asian monsoon. Finally, with the aim of analysing the effect of paleogeographic changes on marine biogeochemistry during the Cenozoic, sensitivity tests to Drake Passage and Panama Seaway have been carried out
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Santolaria, Otín María. "Le rôle de la couverture de neige de l'Arctique dans le cycle hydrologique de hautes latitudes révélé par les simulations des modèles climatiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU027/document.
Full textAbstract:
La neige est une composante essentielle du système climatique arctique. Au nord de l'Eurasie et de l'Amérique du Nord, la couverture neigeuse est présente de 7 à 10 mois par an et son extension saisonnière maximale représente plus de 40% de la surface terrestre de l'hémisphère nord. La neige affecte une variété de processus climatiques et de rétroactions aux hautes latitudes. Sa forte réflectivité et sa faible conductivité thermique ont un effet de refroidissement et modulent la rétroaction neige-albédo. Sa contribution au bilan radiatif de la Terre est comparable à celle de la banquise. De plus, en empêchant d'importantes pertes d'énergie du sol sous-jacent, la neige limite la progression de la glace et le développement du pergélisol saisonnier. Réserve d'eau naturelle, la neige joue un rôle essentiel dans le cycle hydrologique aux hautes latitudes, notamment en ce qui concerne l'évaporation et le ruissellement. La neige est l'une des composantes du système climatique présentant la plus forte variabilité. Le réchauffement de l'Arctique étant deux fois plus rapide que celui du reste du globe, la variabilité présente et future des caractéristiques de la neige est cruciale pour une meilleure compréhension des processus et des changements climatiques.Cependant, notre capacité à observer l'Arctique terrestre étant limitée, les modèles climatiques jouent un rôle clé dans notre aptitude à comprendre les processus liés à la neige. À cet égard, la représentation des rétroactions associées à la neige dans les modèles climatiques, en particulier pendant les saisons intermédiaires (lorsque la couverture neigeuse de l'Arctique présente la plus forte variabilité), est primordiale.Notre étude porte principalement sur la représentation de la neige terrestre arctique dans les modèles de circulation générale issus du projet CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project) au cours du printemps (mars-avril) et de l’automne (octobre-novembre) de 1979 à 2005. Les caractéristiques de la neige des modèles de circulation générale ont été validées par rapport aux mesures de neige in situ, ainsi qu’à des produits satellitaires et à des réanalyses.Nous avons constaté que les caractéristiques de la neige dans les modèles ont un biais plus marqué au printemps qu'en automne. Le cycle annuel de la couverture neigeuse est bien reproduit par les modèles. Cependant, les cycles annuels d'équivalent en eau de la neige et de sa profondeur sont largement surestimés par les modèles, notamment en Amérique du Nord. Il y a un meilleur accord entre les modèles et les observations dans la position de la marge de neige au printemps plutôt qu'en automne. Les amplitudes de variabilité interannuelle pour toutes les variables de la neige sont nettement sous-estimées par la plupart des modèles CMIP5. Pour les deux saisons, les tendances des variables de la neige dans les modèles sont principalement négatives, mais plus faibles et moins significatives que celles observées. Les distributions spatiales des tendances de la couverture neigeuse sont relativement bien reproduites par les modèles, toutefois, la distribution spatiale des tendances en équivalent-eau et en profondeur de la neige présente de fortes hétérogénéités régionales.Enfin, nous concluons que les modèles CMIP5 fournissent des informations précieuses sur les caractéristiques de la neige en Arctique terrestre, mais qu’ils présentent encore des limites. Il y a un manque d’accord entre l’ensemble des modèles sur la distribution spatiale de la neige par rapport aux observations et aux réanalyses. Ces écarts sont particulièrement marqués dans les régions où la variabilité de la neige est la plus forte. Notre objectif dans cette étude était d'identifier les circonstances dans lesquelles ces modèles reproduisent ou non les caractéristiques observées de la neige en Arctique. Nous attirons l’attention de la communauté scientifique sur la nécessité de prendre compte nos résultats pour les futures études climatiques<br>Snow is a critical component of the Arctic climate system. Over Northern Eurasia and North America the duration of snow cover is 7 to 10 months per year and a maximum snow extension is over 40% of the Northern Hemisphere land each year. Snow affects a variety of high latitude climate processes and feedbacks. High reflectivity of snow and low thermal conductivity have a cooling effect and modulates the snow-albedo feedback. A contribution from terrestrial snow to the Earth’s radiation budget at the top of the atmosphere is close to that from the sea ice. Snow also prevents large energy losses from the underlying soil and notably the ice growth and the development of seasonal permafrost. Being a natural water storage, snow plays a critical role in high latitude hydrological cycle, including evaporation and run-off. Snow is also one of the most variable components of climate system. With the Arctic warming twice as fast as the globe, the present and future variability of snow characteristics are crucially important for better understanding of the processes and changes undergoing with climate. However, our capacity to observe the terrestrial Arctic is limited compared to the mid-latitudes and climate models play very important role in our ability to understand the snow-related processes especially in the context of a warming cryosphere. In this respect representation of snow-associated feedbacks in climate models, especially during the shoulder seasons (when Arctic snow cover exhibits the strongest variability) is of a special interest.The focus of this study is on the representation of the Arctic terrestrial snow in global circulation models from Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) ensemble during the melting (March-April) and the onset (October-November) season for the period from 1979 to 2005. Snow characteristics from the general circulation models have been validated against in situ snow measurements, different satellite-based products and reanalyses.We found that snow characteristics in models have stronger bias in spring than in autumn. The annual cycle of snow cover is well captured by models in comparison with observations, however, the annual cycles of snow water equivalent and snow depth are largely overestimated by models, especially in North America. There is better agreement between models and observations in the snow margin position in spring rather than in autumn. Magnitudes of interannual variability for all snow characteristics are significantly underestimated in most CMIP5 models compared to observations. For both seasons, trends of snow characteristics in models are primarily negative but weaker and less significant than those from observations. The patterns of snow cover trends are relatively well reproduced in models, however, the spatial distribution of trends for snow water equivalent and snow depth display strong regional heterogeneities.Finally, we have concluded CMIP5 general circulation models provides valuable information about the snow characteristics in the terrestrial Arctic, however, they have still limitations. There is a lack of agreement among the ensemble of models in the spatial distribution of snow compared to the observations and reanalysis. And these discrepancies are accentuated in regions where variability of snow is higher in areas with complex terrain such as Canada and Alaska and during the melting and the onset season. Our goal in this study was to identify where and when these models are or are not reproducing the real snow characteristics in the Arctic, thus we hope that our results should be considered when using these snow-related variables from CMIP5 historical output in future climate studies
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Dreveton-Le, Goff Christine. "Etude de l'équilibre climatique du modèle Arpège." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30101.
Full textAbstract:
Afin d'etudier l'equilibre climatique du modele atmospherique arpege-climat, on examine l'evolution des invariants globaux du modele adiabatique (masse, humidite, energie et ozone) au cours des premiers jours d'integration. On met ainsi en evidence la derive du modele, avant que celui-ci atteigne son equilibre climatique. Une methode pour diagnostiquer les sources et les puits de la derive est proposee: elle consiste a calculer les tendances des invariants globaux au cours des differentes etapes de calcul (physique, dynamique, discretisation). Son application au modele arpege-climat pour differentes troncatures et differentes valeurs du pas de temps permet de mieux comprendre les differents processus mis en jeu lors de la mise a l'equilibre du modele. L'etude est poursuivie par la comparaison des resultats du modele a des donnees climatologiques: on met ainsi en evidence certaines erreurs systematiques du modele. A partir d'experiences de sensibilite, on etudie plus particulierement l'impact des parametrisations physiques sur l'equilibre du modele. Ces experiences permettent en particulier de proposer un ordre de priorite aux differentes parametrisations, selon que l'equilibre du modele est plus ou moins modifie par les forcages imposes
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Vannière, Benoît. "Analyse des biais des modèles couplés à l'aide de l'ajustement de simulations initialisées : application au Pacifique tropical." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066184.
Full textAbstract:
Les modèles couplés de circulation générale (CGCMs) sont largement utilisés pour mieux comprendre les processus physiques à l'oeuvre dans le système climatique et prévoir la variabilité du climat à l'échelle d'une saison et au-delà. Les imperfections des paramétrisations empiriques et le manque de résolution des modèles, entre autre, sont sources d'erreurs systématiques qu'il est nécessaire d'éliminer si l'on veut réduire les incertitudes du climat simulé passé, présent et futur. La persistence de biais systématiques depuis plusieurs générations de modèles montre que l'on ne peut se contenter d'une approche qui consiste à inclure progressivement de nouvelles paramétrisations pour espérer réduire significativement les biais systématiques. Il est nécessaire de trouver de nouvelles stratégies d'évaluation des modèles couplés. Une approche systématique d'attribution des biais qui repose sur l'étude de l'ajustement des CGCMs initialisés proches des observations est développée dans ce travail. Il s'agit de relier les erreurs systématiques de la climatologie d'un CGCM stabilisé aux biais présents initialement, et indépendamment du couplage, dans chacune de ses composantes. Associée aux techniques d'analyse déjà existantes, comme les protocoles transpose AMIP pour l'atmosphère, la stratégie proposée forme une chaîne d'analyse complète permettant d’attribuer les biais des modèles à des paramétrisations précises. Cette approche nouvelle et structurée est généralisable à d'autres modèles et d’autres biais et permet de hiérarchiser les développements des CGCMs afin de réduire significativement les biais systématiques<br>Coupled General Circulation Models (CGCMs) are largely used to understand the physical processes of the climate system, and to predict climate variability from the seasonal to centennal time scales. The deficiencies of empirical parameterizations and the lack of resolution generate systematic biases that need to be eliminated in order to reduce the uncertainty of the past, present and future simulated climate. The persistence of systematic biases for several generations of models shows that the progressive implementation of development of parameterization is not sufficient to significantly reduce systematic biases. It is thus necessary to propose new evaluation strategies for coupled models. A systematic approach to diagnose the origin of biases, based on the analysis of the adjustment of coupled simulations initialized close to observation, is developped in this work. The aim is to attribute the coupled errors to biases of CGCM components that develop independently present from coupling. Associated to the existent evaluation techniques, such as AMIP type protocols for the atmosphere, the proposed strategy forms a an end-to-end strategy to attribute coupled biases to precise parameterizations. This new and structured approach can be generalized to other models and other biases, and will help to define priorities in model development to significantly reduce systematic biases
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Lorant, Virginie. "Sensibilité de la convection et de la mousson indienne à la résolution dans un modèle de climat à maille variable." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10044.
Full textAbstract:
En raison de l'augmentation rapide du cout de calcul avec la resolution des modeles de circulation generale de l'atmosphere, ceux-ci ont ete jusqu'a present limites a des resolutions horizontales de plusieurs centaines de kilometres. Une facon de rendre compte regionalement des processus de plus petite echelle, sans augmenter le cout de calcul, consiste a utiliser un modele global de resolution variable (rv) dont la taille de maille diminue lorsque l'on s'approche de la region d'interet. Les resultats de simulations, realisees en configuration d'aqua-planete, ou le modele d'atmosphere est force par un ocean global, ont mis en evidence une modification importante et irrealiste de la circulation generale du modele a rv. Dans les tropiques, le gradient comme les changements de resolution modifie la dynamique et induit une disparite importante des processus pris en compte par la physique du modele. A rv, ces inhomogeneites favorisent la convection dans la zone de plus basse resolution. En respectant une resolution maximale de 420 km a l'antipode, la convection s'organise au contraire de facon coherente et homogene dans l'ensemble des tropiques. Les resultats ont egalement revele l'importance des conditions de declenchement de la convection sur son organisation et suscite une amelioration pertinente du schema de diffusion verticale et du taux d'entrainement convectif. En configuration realiste, le modele a rv a montre sa capacite a reproduire sans la degrader la climatologie du modele de resolution uniforme. Quoique globalement les principaux defauts du modele soient reproduits a rv, localement sur la region de mousson indienne ou la resolution est definie comme la plus forte, l'amelioration du relief et la representation plus fine des structures cycloniques permet une simulation plus realiste de la dynamique de mousson et une meilleure repartition et variabilite intrasaisonniere des precipitations sur la region.
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Alvarez-Solas, Jorge. "Changements abrupts et variabilité rapide dans différents contextes climatiques : une étude basée sur une stratégie de plusieurs modèles." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066357.
Full textAbstract:
La période du Quaternaire est caractérisée par une alternance de périodes froides, les phases glaciaires, dans lesquelles deux calottes additionnelles se développent sur l'hémisphère Nord (en Amérique du Nord et en Eurasie), et des périodes relativement chaudes (similaires à l'Holocène) où les seules calottes de glace présentes à la surface du globe sont le Groenland et l'Antarctique. L'étude des carottes marines et continentales ainsi que celles de glace ont révélé l'existence d'une variabilité millénaire dans le système climatique du Quaternaire. Cette variabilité semble beaucoup plus importante lors des périodes glaciaires que lors des périodes interglaciaires, mais à l'heure actuelle il n'existe toujours pas un consensus total sur son origine. Premièrement, le Dansgaard-Oeschger sont caractérisés par de transitions abruptes (quelques décennies), mais d'un caractère pseudo-périodique d'une fréquence trop élevée pour être associée aux seules variations de l'insolation dues à des changements orbitaux. Deux types d'explications concernant le mécanisme déclencheur ont été proposées: un forçage périodique externe et des oscillations internes au système climatique dans lesquelles la circulation océanique est vraisemblablement impliquée. Quels sont exactement ces mécanismes ? Comment les différents sous-systemes climatiques interagissent entre eux ? Pourquoi cette variabilité se manifeste-t-elle plus fortement en période glaciaire ? Ces questions intrigantes, qui restent toujours d'actualité au sein de la communauté scientfiique, constituent l'objet principal de cette thèse. J'ai donc essayé au cours de ce travail d'apporter de nouvelles réponses plus cohérentes avec nos connaissances actuelles des différents sous-systèmes. En particulier, les épisodes de dépôts de matériel détritique qui ont marqué les enregistrements sédimentaires de l'Océan Nord-Atlantique glaciaire (connus comme les événements de Heinrich) sont toujours particulièrement durs à comprendre. Ces événements sont attribués à un relargage massif d'icebergs originairesdes calottes polaires de l'hémisphère Nord, mais le mécanisme permettant le développement de ces immenses flottes d'icebergs fait encore l'objet d'une controverse passionnante. Nous utilisons ici un modéle numérique conceptuel pour simuler les effets des changements de la circulation océanique sur la géometrie des plates-formes de glace flottantes. Nous analisons l'impacte de ces changements sur la dynamique des fleuves de glace et de la calotte posée. Nos résultats demontrent que des oscillations de la température océanique impactent la fusion basale sous les plates-formes et génèrent des débâcles périodiques d'icebergs vers la mer. Ce travail est ensuite focalisé sur l'événement de Heinrich 1. Grâce à des simulations effectués avec un modèle tri-dimensionelle des calottes polaires et un modèle climatique couplé océan-atmosphère, nous proposons un nouveau mécanisme déclencheur basé sur les effets d'un réchauffement océanique de subsurface sur la dynamique des fleuves de glace. Finalement, dans le contexte du climat actuel qui risque de se modifer considérablement du fait de la pression anthropique, une autre question surgit : est-il possible que la transition vers un climat plus chaud dans le futur provoque l'apparition d'une nouvelle variabilité rapide ? La dernière partie de cette thèse est dediée à cette thematique<br>Ice core data as well as marine and continental records reveal the existence of pronounced millennial time-scale variability in the Quaternary climate system. Such rapid climate variability appears to be stronger in glacial periods than during interglacials, but there is not yet a full consensus about its origin. Firstly, the Dansgaard-Oeschger events are characterized by abrupt transitions occurring in a few decades, and by a period of a few thousand years. Two types of explanation have been suggested concerning its triggering mechanism: periodic external forcing and internal oscillations in the climate system, for which ocean circulation is a likely candidate. On the other hand, six periods of extreme cooling in the Northern Hemisphere were marked by an enhanced discharge of icebergs into the North Atlantic Ocean, increasing the deposition of ice-rafted debris (known as Heinrich events). Increased sliding at the base of ice sheets as a result of basal warming has been proposed to explain the iceberg pulses, but recent observations suggest that iceberg discharge is related to a strong coupling between ice sheets, ice shelves and ocean conditions. In this work, I tried to bring new insights about the mechanisms responsible for the millennial glacial variability, more consistent with the present knowledge of the different Earth's components. This work is based on the use of a hierarchy of climate and ice-sheet models of different complexities. We used a conceptual numerical model to simulate the effect of ocean temperature on ice-shelf width, as well as the impact of the resulting changes in ice-shelf geometry on ice-stream velocities. Our results demonstrate that ocean temperature oscillations affect the basal melting of the ice shelf and will generate periodic pulses of iceberg discharge in an ice sheet with a fringing shelf. Using a state-of-the-art tri-dimensionnal ice-sheet model we also explore the conditions leading to internal oscillations of geometrically idealised ice sheets. We describe in detail the thermomechanical feedback responsible of the so-called ``binge-purge'' oscillations and we analyse the effects of ocean circulation changes on ice shelves and the dynamic implications resulting from a break-up of these ice shelves. Our studies are then focalised on the Heinrich event 1, showing a new mechanism based on the effects of a subsurface warming on the ice shelves stability. We demonstrate that such ice-shelf break-up and the subsequent ice-stream acceleration should be considered as a likely candidate to generate the icebergs surge implicated in Heinrich event 1. Leaving glacial period we finally focus on the present-day anthropically perturbed interglacial. We analyse with a fully coupled climate ice sheet model whether the shift into a warmer climate in the future could favor the occurrence of a new millennial-scale climate variability
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Magné, Bertrand. "Changement climatique et ordre optimal d'exploitation des ressources." Toulouse 1, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU10069.
Full textAbstract:
La théorie de gestion des ressources naturelles permet d'étudier l'origine des émissions de carbone qui contribuent à l'effet de serre. Nos simulations du marché de l'énergie montrent qu'à long terme des sources d' énergies alternatives, solaire et nucléaire, se substituent progressivement aux énergies fossiles sous des hypothèses raisonnables de baisse des coûts. Nous analysons l'ordre d'exploitation d'une ressource fossile et de son substitut propre, en présence d'un seuil de pollution à ne pas dépasser. De nouvelles simulations confirment l'intérêt de disposer rapidement d'un substitut à faible coût. L'abattement d'une partie de la pollution réduit sensiblement le coût de l'externalité. Nous modélisons enfin le cycle du combustible nucléaire en reliant les flux et les stocks de matières fissiles qui approvisionnent un parc de réacteurs. Si l'on envisage de recourir à ces centrales pour lutter contre le changement climatique, l'utilisation des surgénérateurs devient nécessaire<br>We study the origin of carbon emissions which lead to climate change, owing to the theory of natural resource management. Our simulations of the energy market show that in the long run, alternative energy sources, such as solar and nuclear, progressively substitute to fossil sources under reasonable cost decrease assumptions. We analyze the order of exploitation of a fossil resource and its clean substitute when the pollution accumulation is capped. New simulations emphasize the benefits of the early adoption of a cheap substitute. The pollution abatement reduces appreciably the externality cost of climate change. We finally model the nuclear fuel cycle linking the flows and stocks of fissil materials that supply a nuclear fleet. We exhibit the need for fast breeder reactors if uranium ore and nuclear technology are to be used massively in order to mitigate climate change
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Junquas, Clémentine. "Processus physiques associés à l'augmentation des précipitations d'été dans le Sud-Est de l'Amérique du Sud dans un scénario de réchauffement climatique." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. https://pastel.hal.science/docs/00/67/52/86/PDF/Manuscrit_3-160.pdf.
Full textAbstract:
Le Sud-Est de l'Amérique du Sud (SESA) est l'une des rares régions subtropicales où les modèles climatiques du WCRP/CMIP3 projettent une augmentation significative des précipitations en été austral pour la fin du XXIème siècle, dans un scénario de réchauffement climatique. Ce signal est associé à une augmentation de la fréquence des étés identifiés comme des phases positives du mode dominant de la variabilité des précipitations dans la région, ce mode étant défini par des précipitations au-dessus (en-dessous) de la normale dans le SESA (zone de convergence d'Atlantique Sud). Cette tendance est associée à une augmentation de la température de surface de la mer (SST) dans le Pacifique équatorial. Cela est confirmé par des expériences de simulation numérique effectuées avec le système interactif two-way nesting du LMDZ4, qui montrent aussi que l'augmentation projetée des précipitations dans le SESA est associée au signal zonalement asymétrique du réchauffement des SST<br>Southeastern South America (SESA) is one of the few subtropical regions where WCRP/CMIP3 coupled general circulation models project significant summer rainfall increases by the end of the twenty first century, in a global warming scenario. This signal is revealed to be associated with a frequency increase of positive phase of the leading pattern of austral summer rainfall variability in the region. The positive phase manifests as austral summer rainfall above (below) normal in the SESA (South Atlantic convergence zone) region. Moreover, the rainfall pattern change is shown to be associated with positive anomalies of the sea surface temperature (SST) in the equatorial Pacific. This result is confirmed by numerical sensitivity experiments performed with the LMDZ4 " two-way nesting " interactive climate models system, which also showed that the projected rainfall increase in SESA is mainly associated to the zonally asymmetric pattern of the tropical SST warming
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Talbot-Lanciault, Alicia. "Modélisation hydrologique CLASS-RAPID sous changement climatique sur le bassin versant du Haut-Montmorency." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66429.
Full textAbstract:
Les modèles hydrologiques traditionnels n’imposent pas la contrainte de conservation d’énergie à la surface. Lorsque soumis à des températures plus élevées, ils ont le potentiel de surestimer l’évapotranspiration. Le modèle de surface physique CLASS est couplé au modèle de routage RAPID, basé sur la méthode de Muskingum, pour former un modèle hydrologique plus robuste en contexte de réchauffement global. CLASS-RAPID est implanté sur le bassin versant du Haut-Montmorency (47.4°N, 71.1°O). CLASS est calibré et validé à l’aide d’observations hydrométéorologiques à la Forêt Montmorency ; RAPID est optimisé d’après les observations de débits de la Direction d’expertise hydrique du Québec. Des projections climatiques provenant des modèles CanESM2, CNRM-CM5, GFDL-ESM2M et MPI-ESM du Projet d’intercomparaison des modèles couplés et des scénarios climatiques RCP 4.5 et RCP 8.5 sont fournies en entrées à CLASS-RAPID afin de réaliser des simulations hydrologiques pour la période future de 2041 à 2070. Des projections climatiques provenant des mêmes modèles pour la période de référence de 1981 à 2005 sont également utilisées par CLASS-RAPID afin de générer une séquence de débits pouvant être comparée à celle de la période future. CLASS-RAPID obtient un score de NSE = 0, 66 au critère de performance de Nash-Sutcliffe. Le modèle reproduit fidèlement la séquence des évènements hydrologiques, mais sous-estime systématiquement les pointes de crue. Les simulations de CLASS-RAPID réalisées en condition de changements climatiques projettent que les crues printanières se produisent plusieurs dizaines de jours à l’avance pour la période future de 2041 à 2070 en comparaison à la période de référence. Pour les quatre modèles à l’étude, les simulations en condition de changements climatiques permettent de prévoir une diminution moyenne des débits d’étiage d’été de 40% pour le scénario climatique RCP 4.5 et de 50% pour le scénario climatique RCP 8.5. Pour les mêmes scénarios climatiques, l’Atlas hydroclimatique du Québec, qui repose sur une modélisation hydrologique traditionnelle, prévoit une diminution des débits de respectivement 37% et 45%.<br>Typical hydrological models do not impose energy conservation at the surface. Therefore, under higher temperatures they may overestimate evapotranspiration. Physical land surface model CLASS is paired to Muskingum based routing model RAPID in order to create a functional hydrological model under global warming context. CLASS-RAPID is set up on the Haut-Montmorency watershed (47.4°N, 71.1°W). The model is calibrated and validated with the ERA5 reanalysis and the flowrates observations from the Direction d’expertise hydrique du Québec. Climate projections from CanESM2, CNR-CM5, GFDL-ESM2M and MPI-ESM and climate scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5 are given as entries to CLASS-RAPID in order to simulate flowrates for 2041 to 2070. Climate projections from the same models and for the benchmark period of 1981 to 2005 are used by CLASS-RAPID in order to obtain hydrological simulations that can be compared to the flowrates of 2041 to 2070. CLASS-RAPID has a Nash-Sutcliffe coefficient of NSE = 0, 66. The model tends to replicate hydrological events sequence correctly but underestimate flood peaks. CLASS-RAPID simulations under climate changes conditions foresee that spring floods will tend to happen sooner in the years for 2041 to 2070 when compared to the benchmark period. For the four climate models, climate changes simulations foresee reductions of summer flowrates of 40% for climate scenario RCP 4.5 and of 50% for climate scenario RCP 8.5. For the same climate scenarios, the Atlas hydroclimatique du Québec foresees a reduction of the flowrates of respectively 37% and 45%.
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Randriamanantena, Herimino Paoly. "Utilisation de données satellitaires dans les modèles météorologiques." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT030H.
Full textAbstract:
Les observations satellitaires fournissent aux modeles meteorologiques des parametres faciles a manipuler, disponibles a differentes resolutions spatio-temporelles. Les proprietes radiatives spectrales du couvert vegetal observees par satellite sont prises comme criteres pour remettre a jour la reconnaissance des differentes formes de vegetation a la surface du globe. Une amelioration des parametrisations des processus de surface, faisant intervenir la vegetation, et introduisant des parametres satellitaires, apparait faisable et necessaire
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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26565.
Full textAbstract:
Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu’elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l’occurrence et l’intensité de ces dernières risquent fort probablement de s’accroître. Par conséquent, le risque d’inondation pourrait vraisemblablement s’intensifier. Les impacts de l’évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d’inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infrajournalières et elles s’étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d’estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l’élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d’estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l’information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l’estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d’hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l’information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l’occurrence des champs de Markov gaussiens. L’application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d’estimation des quantiles en Amérique du Nord.
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Bal, Guillaume. "Évolution des populations françaises de saumon atlantique (Salmo salar L. ) et changement climatique." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S066.
Full textAbstract:
This thesis sought to estimate the impact of climate change of both freshwater and marine growth of Atlantic salmon (Salmo salar L. ), an essential trait governing the life history choices of individuals and so the abundance and the structure of stocks. This work was based on monitoring data of French populations which are situated in the southern part of the species range and thus threatened by climate change. Data were valued by i) the development of a new Bayesian statistical model to estimate the stream water temperature using air temperature and flow as covariates ii) the development of a of Von Bertalanffy growth model in a Bayesian framework to estimate the relative impact of climate change on the growth of young salmon compared to other factors iii) the analysis of the changes in the migratory characteristics of adults. The results suggested that the warming of rivers should not greatly influence the growth and the life history choices of juveniles because i) the warming of rivers should be lower than that of air ii) the growth was weakly sensitive to temperature variations compared to that of variations in the density of competitors (juvenile salmon and trout Salmo trutta L. ) partly related to the marine conditions faced by adults. At the same time, a progressive decrease in the size and weight of adults accompanied by a delay in the date of river entry was observed on the 23 past years. Considered with the gradual disappearance of multi sea winters salmons, this result suggested an adaptive response to a change in growth conditions at sea probably related to climate change<br>Cette thèse s’intéresse aux impacts du changement climatique sur la croissance dulçaquicole et marine du saumon atlantique (Salmo salar L. ), trait essentiel qui contrôle ses stratégies de vie et donc la structure et l’abondance des stocks. Ce travail valorise les données de suivi des populations françaises, situées en partie sud de l’aire de répartition de l’espèce et donc menacées, par i) le développement d’un nouveau modèle statistique Bayesien permettant d’estimer la température de l’eau à partir de la température de l’air et du débit ii) le développement d’un modèle de croissance de Von Bertalanffy dans un cadre Bayesien permettant d’estimer l’impact relatif du changement climatique sur la croissance des jeunes saumons par rapport à d’autres facteurs iii) l’analyse de l’évolution des caractéristiques migratoires des saumons adultes. Les résultats suggèrent que le réchauffement des cours d’eau devrait peu influencer la croissance et les choix d’histoire de vie juvéniles car i) le réchauffement des cours d’eau devrait être plus faible que celui de l’air ii) la croissance est peu sensible aux variations de température par comparaison aux variations de densité de compétiteurs (juvéniles de saumon et de truite Salmo Trutta L. ) en partie liées aux conditions de vie marines rencontrées par l’espèce. Dans le même temps, on observe depuis 1985 une baisse de taille et de poids des adultes accompagnées d’un retard dans les dates d’entrée en rivière. Additionnés à la disparition progressive des saumons de plusieurs hivers de mer, ces éléments suggèrent une réponse adaptative à une variation des conditions de croissance en mer, très probablement en lien avec le changement climatique
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Bossuet, Cécile. "Étude du transport vertical de quantité de mouvement dans le modèle troposphérique-stratosphérique ARPEGE-climat." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT004H.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse porte sur les transports verticaux de quantité de mouvement dans le modèle de circulation générale de Météo-France ARPEGE-climat. [. . . ] L'analyse de la climatologie du modèle ARPEGE-climat met en évidence quelques biais systématiques dont les plus significatifs sont : une circulation excessivement zonale, une circulation d'Est à l'équateur trop importante, un transfert vertical d'humidité trop faible dans les basses couches. Dans un premier temps, nous étudions le transfert vertical de quantité de mouvement par les ondes de gravité excitées par les mouvements convectifs de petites échelles. Processus qui est negligé dans les modèles de circulation générale, bien que son importance dans les zones de fortes activités convectives (équateur, tropiques) soit maintenant reconnue. La paramétrisation du déferlement des d'ondes de gravité convectives proposée suit la même méthode linéaire que celle appliquée aux ondes de gravité orographiques, qui est dans un premier temps exposée. L'introduction de cette paramétrisation permet de réduire le biais d'Est à l'équateur. [. . . ] Puis nous nous sommes intéressés au point de vue dynamique en étudiant l'influence de la résolution verticale sur cette nouvelle paramétrisation. [. . . ] Un passage de 31 à 41 niveaux verticaux représente un bon compromis [. . . ] Différentes résolutions verticales sont considérées, de façon à privilégier soit la troposphère, soit la stratosphère. Cette étude est menée d'abord pour un traitement eulérien des équations primitives et montre, par une faible sensibilité, la robustesse des paramétrisations. [. . . ] Dans le cadre semi-lagrangien, le modèle se révèle plus sensible à la résolution verticale. [. . . ] Puis nous nous concentrons sur la couche planétaire où les transports verticaux de quantité de mouvement sont assurés par la turbulence. Un nouveau schéma de diffusion verticale, issu de la méso-échelle, prenant en compte l'énergie cinétique turbulente, est appliquée au modèle global ARPEGE-climat. [. . . ] Les résultats sont encourageants, avec une augmentation des échanges verticaux dans les basses couches.
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Konsta, Dimitra. "EVALUATION DE LA DESCRIPTION DES NUAGES DANS LES MODÈLES DE CLIMAT À PARTIR DES OBSERVATIONS SATELLITALES DE L'A-TRAIN." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00556418.
Full textAbstract:
Les modèles climatiques ont beaucoup progressé pour représenter les nuages. Pourtant la réponse et la rétroaction nuageuse demeure très différente d'un modèle à l'autre, et reste la principale source d'incertitude pour la sensibilité climatique prédite par les modèles de climat, et limite la fiabilité sur les projections du changement climatique dû au forçage anthropique. Il est donc crucial d'améliorer la représentation des processus nuageux dans les modèles climatiques. L'évaluation des nuages nécessite des observations précises. Jusqu'à récemment, des observations de plusieurs aspects fondamentaux des nuages comme la distribution tridimensionnelle des nuages existaient uniquement très grossièrement et obtenus de manière très indirecte par les satellites de télédétection passive (i.e. CERES, ERBE, ScaRab, ISCCP) qui mesurent les flux radiatifs au sommet de l'atmosphère. Les observations A-Train constituent des outils exceptionnels pour caractériser les propriétés nuageuses. L'objet de cette thèse est de tirer profit des observations de l'A-train afin d'évaluer la description des nuages simulée par les modèles climatiques. Nous utilisons le radiomètre CERES pour estimer l'effet radiatif des nuages, les radiomètres PARASOL et MODIS qui mesurent la réflectance, analysée ici comme un proxy de l'épaisseur optique des nuages et le lidar CALIPSO qui fournit des informations précises sur la distribution verticale des nuages. Les données co-localisées et analysées statistiquement constituent une occasion exceptionnelle de contraindre simultanément les propriétés radiatives des nuages et leur distribution tridimensionnelle. Le modèle du climat évalué est le LMDZ ainsi qu'une nouvelle version du modèle en cours de développement, où des nouvelles paramétrisations du bloc couche-limite/convection/nuages est testée. La méthode de comparaison des sorties des modèles climatiques aux grandeurs observées utilise d'une part le simulateur COSP (CFMIP Observation Simulator Package) qui comprend SCOPS, le simulateur lidar et le simulateur PARASOL et d'autre part les jeux des données (CFMIP-OBS) construits pour être compatibles avec les simulateurs. Nous étudions les propriétés nuageuses dans les tropiques par régime de circulation, et en classant les nuages par régions. Une nouvelle méthode a été développée : les observations sont analysées à haute résolution (spatiale et temporelle) au lieu des moyennes mensuelles et saisonnières utilisées habituellement afin de se placer à une échelle aussi proche que possible de celle des processus nuageux. Cette analyse a permis de contraindre les paramétrisations développées pour représenter les nuages et révéler des biais dans les deux versions du LMDZ. Des compensations d'erreurs ont été identifiées (i) sur la distribution verticale des nuages : la couverture nuageuse des nuages hauts et surestimée alors que les nuages bas et moyens sont significativement sous-estimés, (ii) entre la couverture nuageuse et l'épaisseur optique : la couverture nuageuse totale est sous-estimée mais les nuages qui se forment ont une épaisseur optique très élevée ce qui aboutit à une simulation correcte des flux au sommet de l'atmosphère par le modèle.
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Guzman, Rodrigo. "Contribution à l'étude du rayonnement infrarouge en ciel clair dans les régions inter-tropicales : observations et modèles de climat." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066671.
Full textAbstract:
Le Rayonnement Infrarouge Sortant au sommet de l'atmosphère en ciel clair (OLRc) de la ceinture inter-tropicale est un élément majeur du bilan radiatif terrestre. Afin d'estimer le champ OLRc au-dessus des régions tropicales et subtropicales, nous avons défini un modèle simple à deux paramètres de cette grandeur radiative. Les paramètres de ce modèle sont estimés avec des mesures provenant des satellites METEOSAT pour l'humidité et CERS/AQUA pour la température et le rayonnement. La construction de ce modèle physico-statistique est basée sur une approche analytique classique de l'OLRc que nous avons enrichie à l'aide d'études de sensibilités spectrales de ce flux à la Température de Surface (TS) et à l'Humidité Relative (RH). Les deux variables qui nous permettent de faire une estimation satisfaisante de l'OLRc de nuit sont TS et l'Humidité Relative moyenne de la Troposphère Libre (FTH). Nous étudions alors la sensibilité de l'OLRc aux variabilités de ces champs aux échelles saisonnières et interannuelles. Des zones de forte sensibilité du champ OLRc à la variabilité temporelle de FTH sont identifiées alors que ce champ synthétique est pratiquement insensible à la variabilité de TS. Nous évaluons par la suite la représentation de FTH et TS dans deux modèles de climat effectuant les mêmes expériences de sensibilités sur ces deux champs. Ces modèles représentent de façon satisfaisante la variabilité des champs FTH et TS aux deux échelles temporelles étudiées précédemment. Finalement, nous nous intéressons aux sensibilités de l'OLRc aux échelles climatiques en effectuant des analyses de sensibilités spectrales et verticales sur des profils moyens issus des modèles de climat<br>Clear-sky Outgoing Longwave Radiation (OLRc) in the inter-tropical belt is a major component of Earth's radiation budget. In order to estimate this radiative field over tropical and subtropical regions, we defined a simple OLRc model depending on two parameters. The parameters of this model are estimated from the METEOSAT satellite measurements for the humidity and from the CERES/AQUA instruments for the temperature and the radiation. The construction of this physical and statistical model is based on a classical analytical approach of OLRc we enriched with spectral sensitivities studies of this radiative magnitude to the Surface Temperature (TS) and to Relative Humidity (RH). The two variables that allow us to make a reasonable estimate OLRc by night are TS and the Mean Free Troposphere Relative Humidity (FTH). We study the sensitivity of OLRc to the variability of these fields at seasonal and inter-annual time scales. Areas of high sensitivity of OLRc to temporal variability of FTH are identified whereas the synthetic radiative field is practically insensitive to the variability of TS. We then evaluate the performance of two climate models in their reproduction of FTH and TS by performing the same sensitivity experiments on these two fields. These models represent adequately the variability of FTH and TS fields at both time scales studied previously. Finally, we look at the sensitivity of OLRc at climate time scales by performing spectral and vertical sensitivity analysis on mean profiles from climate models
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Guibert, Sarah. "Validation expérimentale des paramétrisations de l'effet indirect des aérosols, via les strato-cumulus marins pour les modèles de climat." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30185.
Full textAbstract:
Le travail de recherche effectué durant cette thèse s'intéresse à l'effet indirect des aérosols sur le climat. Certains aérosols, les noyaux de condensation nuageux, donnent naissance aux gouttelettes de nuage. En modifiant la nature chimique et la distribution des aérosols, on peut modifier la concentration des gouttelettes et, par conséquent, les propriétés radiatives des nuages et leur efficacité à produire des précipitations. Cet effet est particulièrement sensible dans les strato-cumulus marins. Pour modéliser cet effet dans un modèle de grande échelle, il est nécessaire de paramétrer l'interaction entre aérosols et concentration de gouttelettes nuageuses, la croissance des gouttelettes dans les nuages de couche limite et enfin l'interaction entre la microphysique et les propriétés radiatives des nuages. Cette étude porte sur la première étape : interaction aérosol/nuage. Tout d'abord, les mesures des propriétés physiques et chimiques des aérosols réalisées durant la campagne ACE-2 ont été analysées, dans le but de valider les mesures effectuées. . .
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Mazauric, Louise. "La création d'ambiances architecturales relatives au climat nordique : l'érosion comme processus d'explorations formelles et lumineuses par modèles maquettes/images." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66750.
Full textAbstract:
Ce mémoire de recherche s'intéresse à concevoir l'architecture en milieu nordique, en abordant la question de savoir comment habiter dans un environnement climatique froid et extrême. En effet, les flux naturels tels que le vent, la neige et la glace créent des conditions de confort indésirables pendant la saison froide. Cette recherche prend donc l'hypothèse d'intégrer le climat nordique hivernal dans tout son potentiel de recherche et de création de formes en explorant sa valeur poétique où le climat serait utilisé comme déclencheur d'inspiration formel. Ainsi, par l'expérimentation des flux climatiques de l’hiver, ce mémoire de recherche développe un processus de conception dans le but de créer de nouvelles formes architecturales. La méthode développée intitulée le « processus d'habitabilité de la forme par le climat » a pour objectif de valider l'habitabilité de ces nouvelles typologies climatiques, réalisées au travers d'étapes expérimentales successives au moyen d'une approche à la fois tactile et numérique, qui pourraient offrir diverses ambiances une fois transposées à l'échelle de l'architecture. En combinant différents éclairages, matériaux et échelles, des maquettes sont produites afin de visualiser la possible habitabilité des nouvelles formes générées. Celles-ci sont étudiées au travers d'explorations photographiques, où les images sont ensuite davantage contextualisées au moyen de collages numériques par l'insertion de personnages et d'un environnement extérieur. Ces résultats formels, spatiaux et ambiants ont ainsi inspiré le développement d'un projet d'architecture qui, appuyé d'images éloquentes, a pour but de servir à inspirer les architectes concepteurs à concevoir et à expérimenter leur projet en milieu nordique. Pour finir, le processus développé sert à encourager la création de nouvelles formes et ambiances architecturales adaptées au défi critique imposé par le climat et propose une nouvelle représentation de notre rapport à l'hiver et à l'architecture.<br>This research focuses on designing architecture in the undesirable conditions of northern climates by addressing the question of how to inhabit the Nordicity by conceptualizing with a cold climatic environment. Indeed, natural flows such as wind, snow and ice create undesirable comfort conditions during the cold season. This research therefore takes the hypothesis of integrating the northern climate into all its potential for research and creation of forms by exploring its poetic value, where the climate would be used as a trigger for inspiration. Thus, by experimenting with winter cold climate fluxes, this research thesis develops a design process with the aim of creating new architectural forms. The method that has been developed entitled the « process of habitability of form by climate » aims to validate the habitability of these new climatic typologies, carried out through successive experimental stages using both a tactile and a digital approach, which could offer various atmospheres once transposed to the scale of architecture. By combining different lighting, materials and scales, models are produced to visualize the possible habitability of the new shapes generated. These are studied through photographic explorations, where images are thereafter contextualized by means of digital collages through the insertion of characters and an external environment. These formal, spatial and ambient results have thus guided the development of an architectural project. Supported by eloquent rendering images, this project has the purpose of inspiring architects and to convince them to design and experiment their project with the cold climatic environment. Finally, the process developed serves to encourage the creation of new architectural forms and atmospheres adapted to the critical challenge imposed by the climate and proposes a new representation of our relationship to winter and architecture.
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Pottier, Alizée. "Cycle de l'eau martien : nuages et vapeur, observables et modèles, vers la haute résolution." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066539/document.
Full textAbstract:
Le modèle de climat global martien (GCM) du Laboratoire de Météorologie Dynamique est appliqué à l'étude du cycle de l'eau de la planète rouge. Les observations disponibles sont comparées aux simulations pour comprendre les phénomènes physiques influençant le cycle, en se focalisant sur les nuages et la vapeur d'eau. De nouvelles inversions de données de vapeur d'eau sont présentées, pour compléter notre connaissance du cycle et de sa variabilité interannuelle. De telles intercomparaisons ont des limites qu'il faut mettre en évidence pour mieux les surmonter. Les observations contraignent l'épaisseur et l'étendue des nuages ainsi que leur chronologie saisonnière. Pour améliorer la représentation du cycle de l'eau, la piste de la simulation à haute résolution est explorée, avec des simulations de un degré en résolution horizontale. Des phénomènes nouveaux émergent, comme des tempêtes en spirale. Des changements visibles affectent le cycle de l'eau, avec des transitions ondulatoires, des instabilités renforcées, une modification du dépôt de givre et une meilleure représentation du cycle de condensation et sublimation. La circulation est intensifiée, tout comme la variabilité du cycle, et l'on découvre une atmosphère plus humide, nuageuse et changeante. Suite aux découvertes de la haute résolution, on cherche à mieux représenter la couverture nuageuse dans le modèle à résolution standard. La nouvelle paramétrisation de la couverture nuageuse partielle sous maille est décrite et ses conséquences sur le cycle de l'eau analysées. Elle est prometteuse pour améliorer le réalisme du modèle mais semble déstabiliser le cycle<br>The global climate model (GCM) of the Laboratoire de Météorologie Dynamique is used to study the Martian water cycle. Available observations are compared to simulations to unravel the physical phenomena affecting the cycle, with a focus on clouds and water vapor. New inversions of water vapor observations are described and analyzed, to further our understanding of the cycle and of its interannual variability. Such comparisons are limited by bias that have to be studied. Observations constrain the timing, thickness and cover of the clouds. To improve the water cycle simulation and understanding, new high-resolution simulations with an horizontal resolution of one degree are shown. New phenomena appear, like spiral storms. The water cycle undergoes visible changes, with wave transitions, strengthened instabilities, shifts in frost deposition and a better simulation of the condensation and sublimation seasonal processes. The circulation is strengthened, as is variability. The atmosphere is wetter, more cloudy and more variable. Following the details discovered in the high-resolution simulations, we try to improve the representation of cloud cover in the standard resolution simulations. The subsequent new subgrid-scale parametrization of partial cloudiness is described, and its consequences on the water cycle are analyzed. Results are promising as the model agrees more with observations in some ways, but the parametrization causes further instability
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Lacaze, Roselyne. "Restitution des paramètres des surfaces continentales utiles à l'étude du climat à partir des observations multiangulaires de la télédétection optique." Toulouse 3, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU30254.
Full text
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Espagne, Etienne. "Trois essais d’économie sur les politiques climatiques dans un monde post-Kyoto." Paris, EHESS, 2014. http://www.theses.fr/2014EHES0066.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde sous trois angles complémentaires les enjeux économiques des négociations climatiques. Plus précisément, elle utilise trois cadres distincts pour analyser la nature du blocage actuel de ces négociations, ses causes et enfin ses issues envisageables. Le premier cadre est celui de la modélisation intégrée économie-climat, qui agrège en un petit nombre de fonctions essentielles les éléments clés de l'interaction entre ces deux champs. Nous analysons ainsi la façon dont les différentes hypothèses sur ces fonctions essentielles peuvent refléter les positions et les visions du monde des acteurs de la négociation. Le second cadre est celui des viscosités de l'économie réelle, qui met l'accent sur les facteurs, les secteurs, les institutions, en ce qu'elles réagissent à la contrainte climatique ou aux politiques climatiques mises en œuvre. Enfin le troisième cadre inclut l'intermédiation financière et la monnaie, comme éléments clés de compréhension de l'orientation plus ou moins intensive en énergie des investissements, et comme sources possibles d'une issue au blocage actuel des négociations<br>This thesis deals with three complementary economic approaches of the climate challenge. First, a critical analysis of integrated assessment models is carried out using the RESPONSE model. It concludes to their relative usefulness as a transparency tool for reasonings and hypotheses of the negociating parties in the climate diplomacy. A methodology to compare modelization structures is then proposed and tested. Finally the economic conditions for not trespassing the 2°C threshold are put into light, inside a cost-benefit framework, as well as their implications for the diplomatic agenda. Second, we analyze some obstacles and driving forces of a real economy in its interaction with the climate constraint. Three levels of viscosity of an economy are highlighted, having sufficiently different properties to justify a different analytical treatment. On the institutional level, we lower the importance of the pure time preference in the Stern/Nordhau controversy. On the infrastructure level, we show that the introduction of climate uncertainty can justify precautionary investment in the long-term sector and also define some properties of an infrastructure relevant to the climate question. On the technical change side, we build a critic of the AABH model and present some elements of an alternative research program on the subject of its redirection. Third, we introduce money in this description of a real economy, or more precisely the financial sector. We describe and modelize an innovative tool for the energy transition respecting the constraints highlighted in the two preceding parts
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Boisier, Juan Pablo. "Évaluer les impacts robustes du changement d'usage des sols sur le climat des 150 dernières années et sur le climat projeté pour le siècle prochain." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00787972.
Full textAbstract:
Le changement de l'occupation des sols (LUC) a une influence importante sur le climat de par les modifications des propriétés physiques de la surface. Le niveau de connaissance de ces impacts biogéophysiques est cependant insuffisant, en raison notamment des nombreux processus impliqués. Via l'intercomparaison de modèles de climat et d'autres outils développés, cette thèse vise à identifier les signaux climatiques robustes liés au LUC, ainsi qu'à évaluer les incertitudes associées. Depuis l'époque préindustrielle, le LUC a résulté en une déforestation extensive dans les régions tempérées de l'hémisphère Nord, où l'augmentation de l'albédo de surface a sûrement induit un refroidissement durant l'hiver et le printemps. L'amplitude de cet impact ainsi que le rôle des effets non radiatifs en été reste pourtant très incertain parmi les modèles. Ces incertitudes répondent (1) à la façon dont le LUC est représenté dans les modèles de surface et (2) aux sensibilités intrinsèques des modèles de climat au LUC. Le deuxième point explique plus de 50% de la dispersion inter-modèle dans des variables clés au climat de surface comme l'évapotranspiration. Suite à cette incertitude, les impacts du LUC dans albédo de surface et l'évapotranspiration ont été estimés à partir d'observations contemporaines et les cartes de végétation prescrites dans les modèles de surface ici évalués. L'ensemble de ces analyses montre que les incertitudes actuelles des effets sur le climat du LUC sont en grande partie liées aux paramétrisations des modèles de surface, et peuvent donc être réduites par une évaluation plus rigoureuse de ceux-ci.
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Levavasseur, Guillaume. "Modélisation environnementale sous contraintes climatiques : approches statistiques pour le pergélisol et la végétation." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2012. http://www.theses.fr/2012VERS0056.
Full textAbstract:
L’environnement répond à des processus physiques et biologiques encore mal identifiés et intiment liés à une échelle locale. La modélisation de variables environnementales, nécessaires à de nombreuses études d’impact, requiert alors des approches « flexibles » tenant compte de facteurs locaux qui sont au moins aussi importants que les facteurs climatiques. Aborder cette modélisation sous l’angle des statistiques a permis d’estimer un « lien statistique » entre climat et environnement, lien qui forme l’objectif de ma thèse. Ce lien peut relier petite(s) et grande(s) échelles spatiales pour évaluer rapidement la capacité de plusieurs modèles climatiques à représenter un ensemble de variables environnementales. La modélisation à haute résolution d’une variable aussi spatialement hétérogène que le pergélisol a permis une meilleure interprétation et une meilleure évaluation des résultats. Ce lien statistique peut également reformuler une certaine « physique environnementale » tenant compte du climat mais également d'informations de différentes natures (e. G. , continentalité). Les statistiques autorisent par exemple la modélisation de la complexité d’une variable environnementale telle que la végétation, qui est délicate à représenter par des approches dynamiques. L’utilisation d’un modèle statistique adapté à l’étude de la végétation a conduit à la création d’une nouvelle base de données globale pour la végétation potentielle actuelle et ouvre de nombreuses perspectives pour une utilisation paléoclimatique<br>The environment depends on physical and biological processes that are still poorly understood and intimately related to a local scale. There is a need to model environmental variables in many impact studies. Environmental modelling requires “flexible” approaches taking into account local factors that are at least as important as climate factors. From the standpoint of statistics, this thesis aim was to estimate a “statistical link” between climate and environment. This relationship can associate local and large spatial scales to quickly assess the ability of several climate models to represent environmental variables. High resolution modelling of a spatially heterogeneous variable such as permafrost allowed a better interpretation and a better evaluation of the results. Such a statistical link can also reformulate some “environmental physics” taking climatic signal and various types of information (e. G. , continentality) into account. Statistics allow for example to model the complexity of an environmental variable such as vegetation, which is difficult to represent by dynamical approaches. Using a statistical model adapted to the study of vegetation led us to provide a new global database of the potential vegetation and to entail many prospects in paleoclimatology
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Kaimuddin, Awaluddin Halirin. "Impact du changement climatique sur la distribution des populations de poissons. Approche par SIG, modèles et scénarios d'évolution du climat." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0039/document.
Full textAbstract:
La compréhension des interactions liant la répartition des espèces, la biodiversité, les habitats marins et le changement climatique est nécessaire voire fondamentale pour la mise en oeuvre d’une gestion efficace de la conservation, par exemple la mise en place d’aires marines protégées. Dans cette étude, nous avons travaillé sur l’évolution de richesse de 89 espèces de poissons notées «rares» ou «exotiques» (observées en dehors de leur aire de répartition connue) lié au changement climatique. Nous avons modélisé et prédit leur distribution saisonnière par le modèle SIG en fonction de leurs niches écologiques (déterminée dans cette étude). En superposant tous les modèles en fonction du temps, cette approche permet d’identifier des zones d’occupation préférentielle de forte biodiversité (hotspots). La méthode offre une alternative pour mesurer la richesse d’espèces de façon saisonnière dans des zones peu connues, et de suivre leur mouvement au cours de temps, puis avoir information de base sur l’efficacité de positionnement des aires marines protégés liées à ces zones hotspots. La zone d’étude s’est située dans trois grands écosystèmes marins : le courant des Canaries, le plateau sud de l’Atlantique Européen et les mers celtiques. La région centrale est une zone de transition (entre les eaux tropicales et tempérés) connue pour sa sensibilité aux effets du changement climatique. De 1982 à 2012, la SST augmente constamment au fil du temps, avec des tendances et des magnitudes qui varient selon l’écosystème. Une augmentation du nombre d'espèces dans un écosystème dans une période a été généralement suivie par une tendance à la baisse ou à la hausse dans des écosystèmes adjacents. Les niches écologiques des espèces étudiées ont été estimées par l’extraction des valeurs environnementales à l’échelle mondiale au point d'occurrence au moment de l'observation. Les résultats de niches sont cohérents avec ceux obtenus à partir d’études observationnelles ou expérimentales. La flexibilité du modèle SIG nous a permis de suivre l'évolution saisonnière de distribution des espèces au fil du temps. En général, les espèces montrent une tendance à élargir leur distribution vers le nord, montrant l'effet du réchauffement de l'océan sur la distribution des poissons marins. L’approche de modèle peut être utilisée pour modéliser la distribution des espèces moins connues, ou dans des zones où les données d’occurrences sont peu nombreuses, ainsi que pour prédire le modèle de distribution future. L'analyse spatiale de la superficie des AMPs (Aires Marines Protégées) par pays appartenant à la zone d'étude, montre que le Royaume-Uni puis la France possèdent le plus grand nombre d'AMP ainsi que les superficies totales protégées les plus importantes. La fréquence à laquelle les AMPs (Aires Marines Protégées) sont touchées par les zones de hotspots est fortement influencée par les variations de l’environnement, les zones favorables évoluant alors au fil des saisons. Ainsi, il est important de prendre en compte les variations saisonnières pour la création des AMPs afin de préserver les capacités adaptative des espèces soumises au changement global<br>Understanding connectivities among species distributions, biodiversity, marine habitats and climate change is necessary for the design of an effective conservation management, such as in the implementation of marine protected area (MPA). In this study, we observed the richness of 89 "rare" or "exotic" fish species (observed outside their known distribution range) related to climate change. We modeled and predicted their seasonal distributions according to the species ecological niches (determined in this study) using the GIS model. Superposing the models of all species using GIS, we determined the preferential zones or zones of high biodiversity (hotspots) over time. The GIS approach offers an alternative to measure seasonal species richness in poor-data areas. This approach allowed also species track movement over time. This information could be then used to measure the effectiveness of MPA positioning related to the hotspot areas. Our study area covers a wide latitudinal range of the Eastern Atlantic waters, from the warm tropical/subtropical waters to the temperate waters. This area is located in three large marine ecosystems: the Canary current, the South European Atlantic Shelf and the Celtic Seas. The transitional zone in the central region has well known for its sensitivity to the detection of climate change. From 1982 to 2012, the SST in all of studied ecosystems has increased consistently over time, with magnitude and trend varied among ecosystems. The change of number of species in each decadal period differed among ecosystems. Increasing number of species in an ecosystem was generally followed by decreasing trend in adjacent ecosystems. Species ecological niches were obtained by extracting the environmental values in the location of species occurrence at the time of observation. The environmental data and the occurrence records used were at global scale, and the methods yields coherent results with the results obtained from observational studies. The flexibility of GIS Model used in this study allowed us to follow the evolution of species seasonal distribution over time. Generally, most of the studied species showed a northbound trend in their distribution. These northbound tendencies were more evident in the middle region, confirming the effect of global warming in shifting marine species distribution. This approach provides an alternative of measuring seasonal richness of poor-known species and/or modeling in poor-data areas. The results present a complete picture of predictive number of species in an area over time. MPAs superficial analysis by country (countries lying in the study area) showed that UK has the highest number of MPA and the largest protected areas, following by France and Mauritania. Frequencies of the MPAs touched by the hotspot were strongly influenced by seasonal variations. Thus, considering seasonal variations in a conservation effort could preserve species adaptive variation under environmental changes. Overall, our works provide several alternative methods for species distribution studies and for studies poor-known species in data-poor area. The results provide evidences of ocean warming effect in shifting marine fish distribution
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Le, Roux Renan. "Modélisation climatique à l’échelle des terroirs viticoles dans un contexte de changement climatique." Thesis, Rennes 2, 2017. http://www.theses.fr/2017REN20057/document.
Full textAbstract:
À l’échelle d’un terroir viticole, le climat présente des variations significatives et joue un rôle important sur les caractéristiques des vins produits. L’adaptation de la filière viticole au changement climatique en cours nécessite la connaissance de l’évolution du climat à l’échelle locale. Cette étude vise à intégrer cette échelle dans les projections climatiques en se basant sur l’utilisation combinée de modèles dynamiques et géostatistiques. Dans un premier temps, l’utilisation d’un modèle climatique régional à haute résolution (1 km) dans les vignobles de Marlborough (Nouvelle-Zélande) a permis de cartographier les températures d’une région viticole. Les limites et les incertitudes de l’utilisation de ce type de modèle, notamment pour la représentation des variations thermiques les plus locales, ont également été étudiées. Par l’utilisation des données issues d’un réseau dense de capteurs de température, une seconde étape a consisté au développement d’un modèle statistique non linéaire permettant une cartographie fine des températures sur les appellations Saint-Émilion, Pomerol et leurs satellites. Enfin une méthode d’intégration de l’échelle locale dans les projections de changement climatique est proposée, associant modèles dynamiques et modèles géostatistiques. Cette thèse a mis en évidence que l’utilisation simultanée de différentes méthodes de modélisation des températures peut représenter une piste intéressante pour pallier aux manques qu’elles peuvent représenter individuellement et limiter ainsi l’incertitude<br>At vineyard scale, climate variability can be significant in magnitude and play a key role in vine and wine characteristics. Adaptation of viticulture to climate change requires knowledge about future fine-scale climate evolution. This study aims to integrate local scale in future climate projections, coupling dynamic and statistical modelling. A first step consisted in producing temperature maps at 1 km resolution using WRF in a vineyard area (Marlborough, New-Zealand) and evaluating model uncertainties. It revealed that dynamical models do not represent well local climate variations. Using a high density temperature data logger network, the second part is dedicated to developing a non-linear statistical model to map temperature at very fine scale in famous sub-appellations of the Bordeaux vineyard area (Saint-Émilion). Following, a method, coupling dynamical and statistical modelling, is proposed to integrate local scale in climate change projections. This thesis highlights that using simultaneously statistical and dynamical models can be an approach to reduce model uncertainties
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Ardilouze, Constantin. "Impact de l'humidité du sol sur la prévisibilité du climat estival aux moyennes latitudes." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0048/document.
Full textAbstract:
Les épisodes de sécheresse et de canicule qui frappent épisodiquement les régions tempérées ont des conséquences préjudiciables sur les plans sanitaire, économique, social et écologique. Afin de pouvoir enclencher des stratégies de préparation et de prévention avec quelques semaines ou mois d'anticipation, les attentes sociétales en matière de prévision sont élevées, et ce d'autant plus que les projections climatiques font craindre la multiplication de ces épisodes au cours du 21ème siècle. Néanmoins, la saison d'été est la plus difficile à prévoir aux moyennes latitudes. Les sources connues de prévisibilité sont plus ténues qu'en hiver et les systèmes de prévision climatique actuels peinent à représenter correctement les mécanismes de téléconnexion associés. Un nombre croissant d'études a mis en évidence un lien statistique dans certaines régions entre l'humidité du sol au printemps et les températures et précipitations de l'été qui suit. Ce lien a été partiellement confirmé dans des modèles numériques de climat mais de nombreuses interrogations subsistent. L'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle joué par l'humidité du sol sur les caractéristiques et la prévisibilité du climat de l'été dans les régions tempérées. Grâce notamment au modèle couplé de circulation générale CNRM-CM, nous avons mis en œuvre des ensembles de simulations numériques qui nous ont permis d'évaluer le degré de persistance des anomalies d'humidité du sol printanière. En effet, une longue persistance est une condition nécessaire pour que ces anomalies influencent le climat à l'échelle de la saison, via le processus d'évapotranspiration de la surface. En imposant dans notre modèle des conditions initiales et aux limitées idéalisées d'humidité du sol, nous avons mis en évidence des régions du globe pour lesquelles l'état moyen et la variabilité des températures et des précipitations en été sont particulièrement sensibles à ces conditions. C'est notamment le cas sur une grande partie de l'Europe et de l'Amérique du nord, y compris à des latitudes élevées. Pour toutes ces régions, l'humidité du sol est une source prometteuse de prévisibilité potentielle du climat à l'horizon saisonnier, bien que de fortes incertitudes demeurent localement sur le degré de persistance de ses anomalies. Une expérience de prévisibilité effective coordonnée avec plusieurs systèmes de prévision montre qu'une initialisation réaliste de l'humidité du sol améliore la prévision de températures estivales principalement dans le sud-est de l'Europe. Dans d'autres régions, comme l'Europe du Nord, le désaccord des modèles provient de l'incertitude sur la persistance des anomalies d'humidité du sol. En revanche, sur les Grandes Plaines américaines, aucun modèle n'améliore ses prévisions qui restent donc très médiocres. La littérature ainsi que nos évaluations de sensibilité du climat à l'humidité du sol ont pourtant identifié cette région comme un "hotspot" du couplage entre l'humidité du sol et l'atmosphère. Nous supposons que l'échec de ces prévisions est une conséquence des forts biais chauds et secs présents dans tous les modèles sur cette région en été, qui conduisent à un dessèchement excessif des sols. Pour le vérifier, nous avons développé une méthode qui corrige ces biais au cours de l'intégration des prévisions avec CNRM-CM6. Les prévisions qui en résultent sont nettement améliorées sur les Grandes Plaines. La compréhension de l'origine des biais continentaux en été et leur réduction dans les prochaines générations de modèles de climat sont des étapes essentielles pour tirer le meilleur parti de l'humidité du sol comme source de prévisibilité saisonnière dans les régions tempérées<br>Severe heat waves and droughts that episodically hit temperate regions have detrimental consequences on health, economy and society. The design and deployment of efficient preparedness strategies foster high expectations for the prediction of such events a few weeks or months ahead. Their likely increased frequency throughout the 21st century, as envisaged by climate projections, further emphasizes these expectations. Nevertheless, the summer season is the most difficult to predict over mid-latitudes. Well-known sources of predictability are weaker than in winter and current climate prediction systems struggle to adequately represent associated teleconnection mechanisms. An increasing number of studies have shown a statistical link over some regions between spring soil moisture and subsequent summer temperature and precipitation. This link has been partly confirmed in climate numerical models, but many questions remain. The purpose of this PhD thesis is to better understand the role played by soil moisture onthe characteristics and predictability of the summer climate in temperate regions. By means of the CNRM-CM coupled general circulation model, we have designed a range of numerical simulations which help us evaluate the persistence level of spring soil moisture anomalies. Indeed, a long persistence is a necessary condition for these anomalies to influence the climate at the seasonal scale, through the process of evapotranspiration. By imposing in our model idealized initial and boundary soil moisture conditions, we have highlighted areas of the globe for which the average state and the variability of temperatures and precipitation in summer is particularly sensitive to these conditions. This is the case in particular for Europe and North America, including over high latitudes. Soil moisture is therefore a promising source of potential seasonal climate predictability for these regions, although the persistence of soil moisture anomalies remains locally very uncertain. An effective predictability coordinated experiment, bringing together several prediction systems, shows that a realistic soil moisture initialization improves the forecast skill of summer temperatures mainly over southeast Europe. In other regions, such as Northern Europe, the disagreement between models comes from uncertainty about the persistence of soil moisture anomalies. On the other hand, over the American Great Plains, even the forecasts with improved soil moisture initialization remain unsuccessful. Yet, the literature as well as our assessment of climate sensitivity to soil moisture have identified this region as a "hotspot" of soil moisture - atmosphere coupling. We assume that the failure of these predictions relates to the strong hot and dry bias present in all models over this region in summer, which leads to excessive soil drying. To verify this assumption, we developed a method that corrects these biases during the forecast integration based on the CNRM-CM6 model. The resulting forecasts are significantly improved over the Great Plains. Understanding the origin of continental biases in the summer and reducing them in future generations of climate models are essential steps to making the most of soil moisture as a source of seasonal predictability in temperate regions
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Duchesne, de Ortiz Isabelle. "L'effet du climat sur les plantes fourragères au Québec : estimation des pertes par la modélisation." Doctoral thesis, Université Laval, 2010. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22397.
Full text
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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU032/document.
Full textAbstract:
Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu'elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l'occurrence et l'intensité de ces dernières risquent fort probablement de s'accroître. Par conséquent, le risque d'inondation pourrait vraisemblablement s'intensifier. Les impacts de l'évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d'inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infra-journalières et elles s'étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d'estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l'élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d'estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l'information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l'estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d'hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l'information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l'occurrence des champs de Markov gaussiens. L'application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d'estimation des quantiles en Amérique du Nord<br>Precipitation extremes plays a major role in flooding events and their occurrence as well as their intensity are expected to increase. It is therefore important to anticipate the impacts of such an increase to ensure the public safety and the infrastructure sustainability. Since climate models are the only tools for providing quantitative projections of precipitation, flood risk management for the future climate may be based on their simulations. Most of the time, the Extreme value theory is used to estimate the extreme precipitations from a climate simulation, such as the T-year return levels. The variance of the estimations are generally large notably because the sample size of the maxima series are short. Such variance could have a significant impact for flood risk management. It is therefore relevant to reduce the estimation variance of simulated return levels. For this purpose, the aim of this paper is to develop a non-stationary and regional statistical model especially suited for climate models that estimates precipitation extremes. At first, the non-stationarity is removed by a preprocessing approach. Thereafter, the spatial correlation is modeled by a Bayesian hierarchical model including an intrinsic Gaussian Markov random field. The model has been used to estimate the 100-year return levels over North America from a simulation by the Canadian Regional Climate Model. The results show a large estimation variance reduction when using the regional model
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Soares, Angela Maria. "La température de surface des couverts végétaux en liaison avec le microclimat et l'état hydrique du sol." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20014.
Full textAbstract:
Etude de l'influence des variables climatiques et des conditions hydriques du sol sur la temperature de surface de couverts vegetaux sur des parcelles cultivees avec du dactyle, du trefle et leur association. Le modele de simulation est fonde d'une part sur l'egalite entre les flux d'extraction d'eau du sol par les racines et les flux d'evapotranspiration reelle, et d'autre part sur l'equation du bilan d'energie
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Caro, Dimitri. "Conception et évaluation d'un schéma microphysique chaud et d'un schéma de capture et de lessivage des aérosols." Clermont-Ferrand 2, 2002. http://www.theses.fr/2002CLF21372.
Full textAbstract:
Les propriétés microphysiques des aérosols et des hydrométéores ont des conséquences à l'échelle locale (précipitations, pics de pollution), régionale (inondations, pluies acides), et globale (changements climatiques). Une étude multi-échelle s'impose donc pour comprendre et prédire de façon satisfaisante les phénomènes météorologiques concernant les aérosols et les nuages. Les limitations de temps de calcul et de mémoire rendent actuellement impossible une modélisation détaillée des processus microphysiques. Des schémas microphysiques plus simples doivent donc être développés pour déterminer à partir des processus et des caractéristiques de petite échelle, les propriétés grande échelle des aérosols et nuages. Un schéma quasi-spectral de microphysique chaude BUSCAM ("bulk scavenging model") a été développé pour prédire les concentrations et les rapports de mélange des aérosols, des gouttelettes et des gouttes de pluie. Il considère, explicitement et analytiquement, la nucléation des gouttelettes (Abdul-Razzak et al. , 2000), la condensation et l'évaporation (Chaumerliac et al. , 1987), les processus de rupture et de collision-coalescence des gouttes avec les noyaux de collection de Long (1974) et la paramétrisation de l'autoconversion de Berry et Reinhardt (1974), ainsi que le lessivage des aérosols. Le schéma a été testé dans le cadre de la dynamique simple du modèle parcelle d'air, et comparé avec les résultats de detailed scavenging model DESCAM (Flossmann et al. , 1985). Ensuite, il a été utilisé dans le cadre dynamique du modèle cinématique 2D (Szumowski et al. , 1998) dédié au Hawaiin Rainband Project (1990), puis comparé avec les observations et les résultats de DESCAM. Les résultats montrent que le BUSCAM se comporte de façon satisfaisante. De plus, ce modèle permet pour la première fois de traiter simultanément l'évolution des nuages et le lessivage des aérosols. Il améliore donc la représentation des interactions entre les nuages et la pollution atmosphérique
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Adelard, Laetitia. "Caractérisation de bases de données climatiques : proposition d'un générateur de climat : applications en thermique de l'habitat." La Réunion, 1998. http://www.theses.fr/1998LARE0014.
Full textAbstract:
La prise en compte des interactions ou des apports énergétiques liés aux phénomènes climatiques est nécessaire notamment en thermique de l'habitat où les incidences sur le confort et la consommation d'énergie sont devenus des aaspects cruciaux. L'augmentation des moyens informatiques ont permis l'essor de nouveaux outils permettant une conception optimisée des nouvelles infrastructures. Toutefois, demeure en amont le problème de la prise en considération de l'environnement climatique. L'analyse des sollicitations et des réponses énergétiques au niveau des microclimats (rues, bâtiments, systèmes énergétiques utilisant l'énergie solaire) nécessite une prise de recul par rapport aux variables météorologiques et une définition de l'ensemble des grandeurs physiques associiées à l'environnement climatique. Après avoir explicité les diverses utilisations des bases de données météorologiques dans notre domaine, les outils utilisés pour caractériser et modéliser les données météorologiques seront exposés. La caractérisation s'appuie sur des techniques mathématiquesytraditionneles telles que l'analyse factorielle. Les outils de modélisation couvrent un large spectre allant de la recherche de fonctions de corrélations linéaires à l'utilisation des modèles de type boîte noire tels que les réseaux de neurones. Une première approche demodélisation physique du climat aura deux objectifs. D'une part, elle permet de cerner les phénomènes physiques, notament thermo-aérailiques qui ne sont pas directement décrits par les paramètres météorologiques, permettant ainsi de relier in-situ les variables climatiques à d'autres grandeurs physiques. D'autre part, elle aborde une démarche d'extrapolation des données météorologiques recueillies à partir d'un site pour des sites voisins en s'appuyant sur les caractéristiques thermophysiques des fluides concernés, et les lois thermodynamiques et aérauliques qui décrivent les transferts de masse et d'énergie au niveau d'un système ouvert. La combinaison des aprroches mathématiques et physiques mènent à l'élaboration d'un outil informatique RUNEOLE permettant l'association des démarches de caractérisation, de modélisation et de génération des données météorologiques. L'outil élaboré est adapté aux besoins du chercheur et du concepteur par la combinaison d'une approche multimodèle, et d'un interfaçage rapide avec les différents outils informatiques placés en amont et en aval de notre logiciel. Par ailleurs, l'intégration d'une démarche experte par le biais d'une banque d'analyse évolutive de type qualitative constitue une aide précieuse. Enfin, les capacités de RUNEOLE seront illustrées dans le cadre de la thermique de l'habitat. Différentes séquences de temps caractérisées, seront extraites des bases de données météorologiques, ou générées artificiellement. Par simulation, les réponses des systèmes seront analysées en relation avec les sollicitations climatiques caractérisées.
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Coron, Laurent. "Les modèles hydrologiques conceptuelssont-ils robustes face à un climat en évolution ? Diagnostic sur un échantillon de bassins versants français et australiens." Phd thesis, AgroParisTech, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00879090.
Full textAbstract:
Les hydrologues sont questionnés au sujet de l'évolution à moyen et long terme de la ressource en eau. Pour répondre à ces questions, ils ont recours à des modèles hydrologiques. Une quantification des incertitudes associées à leurs projections leur est souvent demandée et pose la question de la robustesse de ces modèles conceptuels, notamment dans le contexte d'un climat en évolution. En effet, l'utilisation d'un modèle dans des conditions différentes de celles où il a été calé repose sur une hypothèse de transférabilité des paramètres, c'est-à-dire la possibilité d'utiliser les paramètres d'un modèle dans des conditions différentes de celles de saconstruction. Nous traitons cette problématique en tentant d'apporter des éléments de réponse aux questions suivantes :* Quel est le niveau de robustesse des modèles hydrologiques conceptuels face à des conditions climatiques variables ?* Quelles sont les causes des situations de manque de robustesse et y a-t-il des façons de s'en prémunir ?Nous y répondons à travers l'étude des performances de modèles conceptuels lors de nombreux tests de transfert temporel de leurs paramètres. Les résultats montrent des corrélations entre les problèmes de robustesse et les écarts de conditions climatiques entre les périodes de calage et de validation des modèles. Des situations de biais systématiques corrélés à des changements de température de l'air ressortent en particulier de ces analyses. Une hétérogénéité existe cependant sur notre échantillon, les variables climatiques ou le type d'erreurs associées aux problèmes détectés pouvant varier d'un bassin à un autre.L'étude des biais de simulation sur les bassins où les modèles ne sont pas robustes montre des alternances de phases de sous-estimation et surestimation des débits, le biais sur le module décennal pouvant atteindre 20%. Nos travaux révèlent que des comportements très similaires sont obtenus pour diverses périodes et méthodes de calage. Pour les modèles conceptuels utilisés dans ces travaux, les problèmes de robustesse détectés ne résultent pas simplement de quelques "mauvais" calages conduisant à la sélection de paramètres inadaptés pour reproduire le comportement du bassin considéré. Ils semblent plutôt découler de difficultés générales de ces outils de modélisation à reproduire convenablement les bilans moyens de façon simultanée sur différentes périodes.Ces travaux ouvrent des pistes de réflexion sur la capacité insuffisante de certains modèles hydrologiques conceptuels à reproduire des dynamiques basse fréquence et sur le rôle des erreurs d'estimation des forçages, notamment les variations temporelles de l'évapotranspiration, dans les situations de modélisation incorrecte.
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Eddounia, Fadoua. "La microphysique des cirrus à l'échelle du globe : corrélation avec les propriétés atmosphériques pour une meilleure représentation dans les modèles de climat." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2004. http://www.theses.fr/2004EPXX0047.
Full text
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Fumière, Quentin. "Impact du changement climatique sur les précipitations extrêmes dans le sud-est de la France : apport des modèles résolvant la convection profonde." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30239.
Full textAbstract:
Le pourtour méditerranéen, plus particulièrement le Sud-Est de la France, est affecté par des épisodes de pluies intenses pendant l'automne. Déterminer l'évolution future de ces événements est un enjeu scientifique et de société majeur. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à très haute résolution spatiale et aux échelles climatiques, la représentation passée et l'évolution future de ces événements de pluies intenses. L'approche utilisée est basée sur l'analyse des simulations d'une famille de modèles de climat régionaux à convection profonde explicite (cprcms, 2-3 km) et sur l'exploitation d'une nouvelle base de données d'observations des précipitations kilométrique et horaire : comephore.L'évaluation des cprcms met en évidence une forte valeur ajoutée des cprcms par rapport aux rcms (Regional Climate Models) à convection paramétrée (12,5 km) pour la représentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires. Cette valeur ajoutée est robuste à des changements de configurations de cnrm-arome (version, domaine et modèle forceur). Il est également montré que cette valeur ajoutée est vérifiée dans 4 autres paires cprcm/rcm issues du programme cordex fps-convection. L'étude des effets du changement climatique à la fin du 21 ème siècle dans un scénario à forte émission de gaz à effet de serre à partir de simulations de 10 ans des quatre cprcms ne permet pas d'obtenir une évolution significative des précipitations extrêmes même sur le signe du changement attendu. Il est très probable que la variabilité naturelle du climat domine la réponse future des précipitations extrêmes sur des périodes de 10 ans. En revanche, une simulation de scénario de 30 ans avec cnrm-arome selon le scénario rcp8.5 pour la fin du siècle suggère une augmentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires sur les Cévennes et plus particulièrement sur le Roussillon où l'augmentation des précipitations horaires pourrait dépasser les 15% par degré de réchauffement. Par ailleurs, il a été montré que les cprcms peuvent nettement modifier la réponse des pluies au changement climatique simulées par les rcms à résolution standard. A l'avenir, des simulations d'au moins 30 ans semblent nécessaires pour obtenir des résultats robustes dans les exercices internationaux multi-modèles. Ce travail constitue la première exploitation scientifique intensive du modèle arome en mode climat. Les résultats obtenus ouvrent de nombreuses possibilités pour son usage futur pour étudier le climat à très haute résolution et en particulier les événements extrêmes<br>The Mediterranean region and more particularly the South-East of France are affected by intense rainfall episodes during the autumn. Determining the future evolution of these events is a major scientific and societal challenge. The objective of this PhD thesis is to study at very high resolution and at climate scales the past representation and future evolution of these intense rainfall events. The approach here is based on the analysis of simulations of a family of explicit deep convection regional climate models (cprcms, 2-3 km) and on the exploitation of a new database of kilometric and hourly precipitation observations : comephore. The evaluation of the cprcms revealed a high added-value of explicit convection models compared with parameterized convection models (12.5 km) for the representation of daily and especially sub-daily extreme precipitation. The robustness of this added value has been showed to changes in cnrm-arome configurations (version, domain and model driving).The added value was also verified in 4 other rcm/cprcm pairs from the cordex fps-convection program. The study of precipitation changes based on 10-year simulations of the four cprcms did not provide a significant response of change in extreme precipitation. It is very natural climate variability is likely to dominate the future response of extreme precipitation over periods of 10 years, which implies that even at the end of the 21st century and in a scenario with high green house-gases emissions, it is likely that some decades will be wetter and others less so than decades of the current climate. It is therefore necessary to extend the simulations to increase the robustness of multi-model results. In addition, the 10-year change results with cnrm-arome are not representative of the changes over 30 years. The 30-year scenario simulation with cnrm-arome according to the rcp8.5 projection for the end of the century suggests an increase in extreme daily and especially hourly precipitation in the Cévennes and more particularly in Roussillon (+15% per degree of warming). In scenario mode, it was possible to show that cprcms can significantly change the rain response to climate change simulated by standard resolution rcms. This work is the first intensive scientific exploitation of the arome model in climate mode. The results obtained open up many possibilities for its future use to study climate at very high resolution and in particular extreme events
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Bertrand, Tanguy. "Préparation et analyses des observations de l'atmosphère et des glaces de Pluton par la mission NASA New Horizons à l'aide de modèles numériques de climat." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066243/document.
Full textAbstract:
Le 14 juillet 2015, la sonde New Horizons a survolé Pluton et a révélé un monde glacé débordant d’activité. Pour interpréter les observations, nous avons développé deux modèles numériques, l’un simulant les interactions surface-atmosphère des espèces volatiles sur des milliers d’années, l’autre dédié au climat 3D complet de Pluton. Avec ces modèles, nous analysons les cycles annuels et paléoclimatiques des glaces. Nos simulations reproduisent la distribution des espèces volatiles observées à la surface de Pluton, ainsi que leur abondance dans l’atmosphère. Nous montrons que l’insolation sur Pluton et la nature de son atmosphère favorisent la condensation d’azote au fond du bassin Sputnik Planitia, comme observé. Nous simulons, sur des échelles de millions d’années, des écoulements glaciaires de la calotte de glace dans Sputnik Planitia, ainsi que la formation de glaciers de méthane à l’équateur, des résultats très cohérents avec les observations. Nous nous intéressons ensuite à l’état de l’atmosphère de Pluton en 2015 avec le modèle 3D, caractérisant les régimes de vents, formation des nuages, températures, etc.... Nos derniers résultats mettent en évidence la sensibilité de la circulation générale à la distribution de la glace d’azote à la surface et suggèrent une rétro-rotation dans l’atmosphère de Pluton, induite par les flux de condensation-sublimation de l’azote dans Sputnik Planitia. Nous montrons également que plusieurs phénomènes sont à l’origine de la couche limite froide observée dans Sputnik Planitia. Enfin, en reproduisant les processus qui mènent à la formation de la brume organique, nous parvenons à expliquer l’extension de la brume observée au pôle nord<br>On July 14, 2015, the New Horizons spacecraft flew by Pluto and revealed an active frozen world.These observations call upon modelling efforts to complete their analysis and understand the mechanisms at play on Pluto. For this purpose, we have developed two numerical models of Pluto’s climate: a 2D model dedicated to the study of Pluto’s surface and a 3D model of Pluto’s atmosphere. We analyse the annual and paleoclimatic volatile cycles. Our simulations reproduce the distribution of the volatile observed on Pluto’s surface and their abundance in the atmosphere. We show that the solar insolation on Pluto and the nature of its atmosphere favour the condensation of nitrogen in the Sputnik Planitia basin, as observed. We simulate the glacial activity of the Sputnik Planitia ice cap on a timescale of millions of years, as well as the formation of methane glaciers at the equator. Our results are in agreement with the observations. We then focus on Pluto’s atmosphere in 2015 with the full 3D model where we performed a comprehensive characterization of the atmosphere: wind regimes, cloud formation, temperatures etc. ...We demonstrate the sensitivity of the general circulation to the distribution of the nitrogen ice on the surface and show that Pluto’s atmosphere currently undergoes retrograde rotation, induced by the condensation-sublimation of nitrogen in Sputnik Planitia. We also show that several phenomena originate at the cold boundary layer observed deep in Sputnik Planitia. Finally, by reproducing the processes that lead to the formation of organic haze, we simulate haze transport in the atmosphere and explain the greater extension of the haze observed at the north pole
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Mailhot, Edouard. "Évaluation des impacts des changements climatiques sur l'apport en eau des Grands Lacs d'Amérique du Nord à l'aide de modèles régionaux du climat." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34943.
Full textAbstract:
Au cours des dernières décennies, la communauté scientifique s’est intéressée aux impacts des changements climatiques sur plusieurs aspects de notre environnement et de notre quotidien. Le présent mémoire continue dans cette voie en analysant les conséquences du climat changeant sur l’hydrologie de la région des Grands Lacs. Plus précisément, des modèles régionaux du climat servent d’outils pour projeter, dans le XXIe siècle, des variables reliées à la disponibilité en eau de cette région. La nécessité d’une telle étude n’a besoin d’aucune argumentation lorsque l’ampleur physique et sociale que représente le territoire touché est comprise. La région des Grands Lacs s’étend sur près de 780 000 km2 et une population de plus de 40 millions v habite. De plus, l’économie sur ce territoire représente plus de 200 milliards USD annuellement (MacKav et Scglcnicks, 2013). Une compréhension plus importante des impacts potentiels des changements climatiques sur l’hydrologie des Grands Lacs est donc de mise. Le travail de recherche se concentre sur certaines variables <qi li interagissent directement avec la disponibilité en eau des lacs. On parle ici de la précipitation et de l’évaporation au-dessus des lacs et du ruissôlement à l’intérieur de leur bassin versant. Combinées, ces composantes donnent une idée du bilan hydrique qui sert à estimer le niveau d’eau d’un lac. Les premières sections mettront la table pour le Chapitre 2 qui contient un article présentant notamment les résultats les plus marquants de l’étude. Le reste de ce document couvrira d’autres aspects intéressants de l’étude qui n’ont pas été inclus dans l’article.<br>For décades now, the scicntific community lias been interested bv the impacts of climate change on several aspects of our environment and everyday life. The présent work continues in this trend bv assessing the conséquences on the hydrologv of the Great Lakes région. More precisely, régional climate models are used as tools to project, into the 21st century, several variables related to water availabilitv. The importance and relevance of such an analysis need no cxplaining when the physical and social scope of the studied area is understood. The Great Lakes région covers close to 780 000 km2 and is home to some 40 million people. Economi- callv, activities on this territorv are worth more than 200 billions USD each vear (MacKav et Scglcnicks, 2013). A greater understanding of the potential hydrological modifications brought upon this région bv climate change is thus undoubtedly needed. The focus of this work will be on variables that directly interact with water availabilitv of the lakes. Those are: ovcrlakc précipitation, ovcrlakc évaporation and land runoff inside the lakes’ watershed. Combined, the variables can vield an idea of the water budget in a lake and, bv the sanie token, a water level estimate. The first sections of this document will préparé the reader for Chapter 2, which contains an article presenting, aniong other things, the studv’s most interesting results. The remaining sections will cover other aspects of the studv that were not included in the article.