Éditeur(s) : EUTIC : le réseau international et interdisciplinaire pour les Enjeux et Usages des Technologies de l'Information et de la Communication
Extrait de : "Les écosystèmes numériques et la démocratisation informationnelle" : colloque, les 3 et 4 novembre 2015. Université des Antilles
Description : L'Open hardware constitue la dernière extension du mouvement dit du « Libre » en propriété intellectuelle. Si l'Open hardware procède également du numérique, son objet est constitué d'un « matériel libre », soit une série d'objets physiques dont la production, la distribution et le partage sont déclarés libres par un modèle de licence similaire à celui des logiciels. La création collaborative irrigue désormais des créations purement matérielles, plus précisément corporelles.
Siècle(s) traité(s) : 21
Droits : CC-BY-NC-ND - Attribution - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification
Permalien : http://www.manioc.org/fichiers/V15408
V15408

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The present study addresses the question of increasing need in water supply. One line of research consists in investigating karst aquifers that represent significant water supplies for the areas around the Mediterranean. This work aims at developing a methodology of predictive evaluation of karst distribution and karst thickness within the carbonate massifs. It is based on the study of the Tethysian carbonate platform from the area of Montpellier, South of France. This area underwent a polyphased, complex, tectonic evolution, involving successive karst forming events. The approach is based on the relationships between eustacy and geodynamics, on one hand, and base-level variation recorded within palaeokarsts, on the other hand. Sedimentary fill of palaeokarsts allows to identify distinct karstification phases and sometimes to date them. It is a marker of base-level variations, which we attempt to quantify, that is responsible for karst formation and karst filling and sealing. For three palaeokarsts of regional extent, we analyze : karst sedimentary-fill, the distribution along upstream-downstream profile, the vertical extension of palaeokarsts, indicative of the base-level lowering. - The " Bauxite palaeokarst " results from the two-stage evolution of the " Isthme Durancien " : i) Bauxitic weathering of the Neocomian cover over the southern Massif Central , related to an inversion during Barremian ; ii) ≥1600 m uplift and exhumation during Aptian-Albian, inducing erosion of alterites, upstream, and deposition of detrital bauxites, downstream. - The " Early Paleocene palaeokarsts with marine sedimentary-fill " indicate base level variations of more than 350m in the upstream area. It is suggested here that such base-level variations, exceeding eustacy and recorded in tabular undeformed series, result from desiccation-flooding events in an endoreic silled basin. - The " Miocene palaeokarst with Cevennes-sourced sediment-fill " records a Serravalian-Tortonian base-level drop, depicted by canyon incision in the hinterland of the Gulf of Lion Margin. Uplift values of ≥ 400m upstream, about 250m in an intermediate area and 10's of m downstream, are measured. The present 3D geometry and distribution of carbonate massifs (exposed and covered) are modeled in the study area, from the Cevennes to the Mediterranean. The 3D geological model integrates seismic reflection, borehole and gravimetric data. Tectonic restoration of a N-S section, extracted from the 3D model, allows to reconstruct paleo-base-levels with respect with the carbonate massifs, at different stages of deformation and successive phases of karstification. The 3D paleo-flows through carbonates across the study area, are thus constrained, especially during the Messinian desiccation stage. Application of the results to hydrogeology leads to the following : - Uplift of upstream hinterland (Cretaceous, Miocene) produces large amplitude karsts, but they do not make significant reservoirs. - Karstification responsible for the development of important and deep karst reservoirs is related to desiccation of endoreic basins (early Paleocene and Messinian). - Theses two events have produced two main deep karst reservoirs, with a gravimetric signature : (1) Upstream of Montpellier Thrust, between Pic St Loup, Les Matelles Fault and Hérault Basin, a deep karsts developed over 900m thickness in the Malm limestone, during Paleocene. (2) Downstream (south) of Montpellier Thrust, the coastal karsts extend offshore over more than 10km, they are sealed by a thick Miocene to Quaternary cover, and they result from the Messinian event.
Cette étude s'inscrit dans un contexte de demande croissante en ressources en eau, conduisant à mieux contraindre et estimer la distribution des aquifères karstifiés qui représentent une ressource importante, notamment sur le pourtour méditerranéen. Le but de ce travail est d'élaborer une méthode prédictive de la distribution de la karstification et de l'épaisseur de massifs carbonatés karstifiés, notamment pour les karsts profonds. La méthodologie est développée à partir de l'étude des karsts de la plateforme carbonatée téthysienne du Languedoc montpelliérain; région qui a subi une histoire tectonique complexe et polyphasée, entrainant des phases de karstification successives. Elle est basée sur la compréhension des relations entre eustatisme, géodynamique et niveau de base, enregistrées par les paléokarsts de la région. Le remplissage sédimentaire des paléokarsts permet d'identifier les épisodes de karstification et de les dater ; c'est un marqueur des variations -que l'on cherche à quantifier- du niveau de base local responsable de la formation et du comblement des karsts. On analyse 3 paléokarsts d'extension régionale dont on peut étudier : le remplissage karstique, la distribution le long de profils amont-aval et l'extension verticale indicatrice de l'amplitude de l'abaissement du niveau de base dont il est issu. On en déduit les causes géodynamiques à l'origine de leur formation: - Le " paléokarst des bauxites " à remplissage caractéristique, résulte de l'évolution en 2 phases de " l'Isthme Durancien " : altération bauxitique de la couverture néocomienne sur le sud du Massif Central, liée à une inversion au Barrémien, suivi d'une surrection ≥ 1600m à l'Aptien-Albien, causant l'érosion des altérites en amont et le dépôt des bauxites détritiques en aval. - Le " paléokarst à remplissage marin paléocène inférieur " indique des variations du niveau de base local ≥350m dans la zone amont sud-cévenole. On propose que ces variations de niveau de base d'amplitude très supérieures aux variations eustatiques et dans une zone faiblement déformée, résultent d'assèchements et d'ennoiements d'un bassin endoréique à seuil. - Le " paléokarst à remplissage détritique d'origine cévenole ", enregistre la chute du niveau de base au Serravalien-Tortonien, qui se traduit par l'incision de canyons dans l'arrière-pays de la marge du Golfe du Lion. On détermine une surrection de plus de 400 mètres à l'amont, près de 250m dans les blocs faillés intermédiaires et quelques dizaines de mètres dans la zone avale. En parallèle, on établit la géométrie et la distribution actuelles des massifs carbonatés dans la zone d'étude (y compris sous couverture), en construisant un modèle géologique 3D, des Cévennes à la Méditerranée. On intègre les données de sismique réflexion, de forages et les données gravimétriques. La restauration tectonique séquentielle d'une coupe Nord-Sud extraite du modèle géologique permet d'appréhender la position des paléo-niveaux de base par rapport aux massifs carbonatés, pour chaque époque de karstification. On déduit l'organisation 3D des paléo-écoulements à travers la géométrie complexe des massifs carbonatés languedociens, notamment pendant l'évènement messinien. En terme d'évaluation de la ressource en eau, on déduit que: - Les surrections de l'arrière-pays (Crétacé " moyen ", Miocène) produisent des karsts de grande amplitude, mais ne constituent pas de réservoirs significatifs. - La karstification à l'origine de réservoirs exploitables importants et profonds est créée par l'assèchement de bassins endoréiques, qui ont affecté la région au Paléocène inférieur et au Messinien . - Ces deux évènements sont à l'origine de deux principaux réservoirs karstiques profonds qui ont une signature gravimétrique : (1) En amont du chevauchement de Montpellier, entre le Pic Saint Loup, la faille des Matelles et le bassin de l'Hérault, le karst profond se développe sur une épaisseur atteignant 900m, et est attribuée à l'événement du Paléocène. (2) Au Sud du chevauchement de Montpellier les karsts côtiers s'étendent jusqu'à plus de 10 km au large, scellés par une épaisse couverture Miocène et Plio-Quaternaire, et résultent de l'événement Messinien.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257

tel-00936257
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257/file/thA_se_husson_couleurs.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Superposed to ductile syn-metamorphic deformations, post-foliation deformations affect metamorphic units during their exhumation. Understanding the role of such deformations in the structuration of metamorphic units is key for understanding the tectonic evolution of convergence zones. We characterize post-foliations deformations using 3D modelling which is a first-order tool to describe complex geological structures, but a challenging task where based only on surface data. We propose a modelling procedure that combines fast draft models (interpolation of orientation data), with more complex ones where the structural context is better understood (implicit modelling), allowing us to build a 3D geometrical model of Syros Island blueschists (Cyclades), based on field data. With our approach, the 3D model is able to capture the complex present-day geometry of the island, mainly controlled by the su-perposition of three types of post-metamorphic deformations affecting the original metamorphic pile: i) a top-to-South ramp-flat extensional system that dominates the overall island structure, ii) large-scale folding of the metamorphic units associated with ramp-flat extensional system, and iii) steeply-dipping normal faults trending dominantly NNW-SSE and EW. The 3D surfaces produced by this method match outcrop data, are geologically consistent, and provide reasonable estimates of geological structures in poorly constrained areas.
ISSN: 0191-8141

insu-01188400
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01188400
DOI : 10.1016/j.jsg.2015.07.002

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The sandy coasts of Languedoc-Roussillon are a zone vulnerable to erosion and flooding. These hazards are generally associated with a combination of natural factors such as waves, wind, rising sea levels and the importance of sediment supply, and are therefore worsened during storms. For the management of such risks, a better knowledge of the hydrodynamic phenomena occuring from the surf zone through to the coastal scale is essential. This need led to the development of a numerical modelling platform consisting of the 3D ocean circulation model Symphonie, usually dedicated to regional and coastal scales, which was modified to include the wave forcing, modeled by the WaveWatch III or Swan models. Using this platform the entire littoral and coastal regions can be accurately represented. The model was tested in several academic cases. Measurements on the barred beach of Sète during the winter of 2008-2009 served to refine the model, which is able to successfully reproduce the characteristics of the currents in coastal areas, drifts or rip currents over more complex bathymetries and also the vertical profiles of currents. To validate the model on the inner-shelf, we compared the simulations with measurements taken during a winter storm in 2004 around the mouth of the Têt river, as well as during storms in 2007 and 2008 in the Gulf of Aigues-Mortes. Currents are generally well reproduced. However, the scope of wave action seems limited to a depth of 30m. The characteristics of our model allow a good reproduction of the currents at all scales and the 3D nature of the model permits a more precise calculation of the shear stress and bottom current responsible, respectively, for the suspension and advection of sediments.
Le littoral sableux du Languedoc-Roussillon est un système vulnérable aux risques d'érosion et de submersion. Ces aléas sont liés à la conjonction des facteurs naturels que sont les vagues, vent, élévation du niveau de la mer et apports sédimentaires et sont donc aggravés en période de tempête. En vue d'une gestion des risques, une meilleure connaissance des phénomènes hydrodynamiques de l'échelle littorale à l'échelle côtière est essentielle. Ce travail a conduit à la réalisation d'une plateforme de modélisation numérique composée du modèle de circulation océanique 3D Symphonie, traditionnellement dédié aux échelles régionales et côtières, qui a été modifié pour inclure le forçage par les vagues, modélisées par les modèles Wavewatch III ou Swan, et ainsi étendre sa validité au littoral. Le modèle a été testé sur des cas académiques littoraux. Des mesures sur la plage à double barres de Sète pendant l'hiver 2008-2009, ont également servi à parfaire le modèle qui reproduit ainsi avec succès les caractéristiques des courants en zone littorale : la dérive, les courants sagittaux sur des bathymétries plus complexes et les profils verticaux des courants. Pour valider le modèle à des échelles plus côtières, nous avons confronté ses résultats à des mesures réalisées pendant une tempête hivernale en 2004 aux alentours de l'embouchure de la Têt, mais également sur des tempêtes de 2007 et 2008 dans le Golfe d'Aigues-Mortes. Les courants sont globalement bien reproduits. Les zones d'action des vagues semblent limitées aux zones de profondeur inférieure à 30 m. Notre modèle autorise une reproduction correcte des courants à toutes les échelles et sa nature 3D permet un calcul plus précis de la tension de cisaillement de fond et du courant près du fond, responsables respectivement de la mise en suspension et de l'advection des sédiments.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680405

tel-00680405
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680405
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680405v2/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680405/file/2011_MICHAUD.pdf

Éditeur(s) : Universite Montpellier II
Résumé : Since 1980, the expansion of a green macro-alga: Valonia aegagropila (C Agardh) is observed in Salses-Leucate lagoon (France). It is currently distributed in the north of the lagoon with important biomasses (40 gDW/m²) eroding the cover of Zostera noltii. The free form of the alga can be transported with the surface or bottom currents depending on seasons. It multiplies mainly by vegetative reproduction. There are few studies on the ecophysiological capacities of V. aegagropila. This work tries to answer why (physiological adaptation) and how (mechanical process of transport) the alga invaded the lagoon, with an approach including observations, experiments in controlled environment and biological and hydrodynamic models. The growth capacities depend on temperature and light intensities, the nutrients absorption rates and internal nitrogen and phosphorus internal quotas were measured and modelled using a Droop model based on internal quota. Vertically transport was studied with laboratory experiments and measurements of biomass transport were made into the lagoon. The biological model (growth, vertical transport, mortality) was coupled to the MARS 3D hydrodynamic model with a meshgrid of 160m. The results show an adaptation of the alga to low availability of phosphorus and an annual growth of biomass controlled by the availability of nutrient during winter. The alga seems to occupy the whole zones where growth is optimal and the risk of invasion of the southern part of the lagoon is limited. This work opens on research prospects on an ecological model (confronting physiological capacities and competition of V. aegagropila, Zostera noltii, green algae and primary production), new physiological experiments, ecological observations and potential valorisation of V. aegagropila.
Depuis 1980, est observée dans l'étang de Salses-Leucate l'expansion d'une macro-algue verte : Valonia aegagropila (C. Agardh). En 2004, elle était présente sur la presque totalité de la moitié nord de la lagune avec des biomasses importantes (jusqu'à 600 gPS/m²). L'algue envahit et érode également la couverture d'herbiers garant de la biodiversité, de la productivité et de la stabilité de l'écosystème. V. aegagropila se reproduit essentiellement de manière végétative (fragmentation des thalles) et possède la particularité de retenir de l'oxygène de la photosynthèse dans sa structure sphérique. Cet oxygène piégé lui donne la possibilité de mouvement sur la verticale et d'être transportée dans le domaine par les courants. Les conditions physico-chimiques de l'étang présentent de fortes variations saisonnières en salinité, en température et en turbidité, ainsi que des apports nutritifs faibles : la production primaire est principalement limitée par le phosphore. Il existe malheureusement peu d'informations sur V. aegagropila ainsi que trop peu de connaissances sur son écophysiologie. Elle semble vivre dans des milieux plutôt oligotrophe dans des régions tropicales à sub-tropicales. Ce travail basé sur une approche d'observations de terrain, d'expérimentations en milieu contrôlé (en laboratoire) et de modélisation des processus, a permis d'une part d'explorer les capacités adaptatives physiologiques de V. aegagropila aux conditions environnementales de l'étang et d'autre part de mettre à jour les modes de fonctionnement de la dynamique spatio-temporelle de la population. Les capacités de croissance ont été mesurées sur un large spectre de température et de lumière. Les capacités d'absorption des sels nutritifs dans l'eau et les facultés de l'algue à stocker l'azote et le phosphore dans ses tissus ont également été étudiées. D'autre part, un modèle de dynamique des populations a été conceptualisé puis développé. Les processus pris en compte dans ce modèle sont la croissance de l'algue (modèle à quota interne), la flottabilité de l'algue et la mortalité par surdensité. Ces processus ont été paramétrés en majeure partie par des expérimentations réalisées en laboratoire. Ce modèle 0D a par la suite était couplé au modèle hydrodynamique MARS3D (modèle Ifremer) mis en place sur la lagune de Salses-Leucate, utilisant deux grilles de calcul (160m ou de 80m de résolution). Les simulations réalisées permettent d'appréhender les capacités spatio-temporelles de la croissance de l'algue dans l'étang, le turnover annuel de la biomasse totale et les attracteurs de biomasse du système sous différents évènements météorologiques. Ces résultats sont comparés avec les répartitions cartographiques de la population observées in situ en 1999 et 2004 et des flux de biomasses mesurés au cours d'observations de terrain entre juin 2003 et septembre 2004. L'ensemble des résultats montre d'une part une adaptation de l'algue à évoluer dans un milieu pauvre en phosphore et d'autre part une croissance annuelle de la biomasse totale qui est principalement contrôlée par les apports hivernaux en sels nutritifs dans la lagune. Les résultats des simulations montrent également que V. aegagropila semble occuper à présent la majeure partie des zones favorables à sa croissance. Il est également montré que si sa capacité de mouvement peut favoriser la dispersion d'individus dans la lagune et accélérer la croissance de la population pour de faibles biomasses initiales, cette même capacité de mouvement joue plutôt un rôle de régulation de la population lorsque la biomasse totale devient importante. On peut penser que le risque de colonisation de l'herbier à zostère de la partie sud de la lagune (bassin de Salses) est limité. Ce travail ouvre enfin des perspectives de recherche sur l'amélioration du modèle de dynamique des populations de l'espèce, sur de nouvelles expérimentations à réaliser ou encore sur la surveillance écologique du milieu. Des propositions sont faites pour concevoir un modèle écologique confrontant les capacités physiologiques des macrophytes (algues vertes, Valonia et zostères) afin d'apréhender les phénomènes de compétitions et les modes de fonctionnement du réseau trophique de la lagune de Salses- Leucate. Des pistes sur la valorisation de la matière algale de V. aegagropila sont enfin proposées.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-2453.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2453/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The field campaign on the Sète coast deployed during the winter 2009 was used to understand the hydrodynamics on a double barred beach in the surf zone during storm periods. The large set of measurements collected at several position and depth were also useful to improve the 3D circulation model Symphonie that takes into account the atmospherics and wave forcings. Once implemented on the beach and supplemented with some additional parameterizations concerning the roller effects and the bottom friction, the model was tuned and validated in the surf zone. The role of the different processes was then analysed. Thus, the roller and the bottom friction are of primary importance in the dynamics of the circulation. Thanks to its 3D nature and once associated with a sediment transport model and a morphodynamic model, Symphonie will offer a good representation of the sediment transport.
Coastal Dynamics 2013
Arcachon, France

hal-00855035
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00855035

Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : The negative impact of the man on the environment unquestionably increases. The coastal environment as a whole is the maritime environment which is the most exposed to man-made eutrophication. For instance, nitrate loads to coastal waters off Brittany (France) have increased 10 times (from 3 to s 30mg L-1NO3) during the four last decades. Eutrophication of this coastal zone is now a recurrent problem, more and more worrying. This eutrophication exhibits two main forms : " green tides ", which are caused by local proliferations and stranding of green macro-algae (particularly the Ulva species) in nitrogen-enriched areas ; phytoplanktonic blooms, which are responsible for coloured water events, toxic species can be present (Pseudo-Nitzschia, Alexandrium, Dinophysis), and induce banning of shellfish consumption. The objectives of this study are to assess the respective role of various rivers (especially the Loire and the Vilaine) in the eutrophication of the Brittany shelf ecosystem and test the impact of nitrogen enrichment in the triggering of Pseudo-Nitzchia toxicity. For these purposes, a coupled hydrodynamical/ biogeochemical 3D model has been developed and validated against past measured time-series and satellite images. After a brief analysis of primary production over the Brittany shelf under different conditions, we show a description of the real time adaptation of this model. Daily results are currently presented in real time on www.previmer.org web site. The inability of the model to correctly simulate near shore phytoplankton is worsened in this model by the fact that the turbidity field used is a climatological one, made by satellite images averaged on a decadal basis. First, near shore pixels of satellite images are scarcely reliable, secondly a climatological mean cannot represent the sudden bursts or drops of the real turbidity, highly dependent on the actual sea-state : this can explain also why the model at this moment fails to reproduce a sudden bloom occurring in a short period of sunny and calm weather. The simulated Pseudo-Nitzschia biomass and induced risk of toxicity in the water column cannot really be validated offshore, because monitoring measurements are available only near the coast, and deal only with toxicity in benthic filter feeders. To get temporarily rid of that problem, an interesting improvement would be to add to the operational model the bio-accumulation of toxin in the shellfishes : simulated concentrations in shellfish fresh would become directly comparable with usual measurements of the monitoring networks. Our model points out the important impact of Loire river loads on the primary production on the western and southern Brittany. This result is crucial for administrations in charge of reducing the terrestrial loadings responsible for eutrophication, because it can delay reduction programs on small tributaries until the main input from the Loire has been significantly reduced. A question arises, about the reliability of the haline stratification in the model, because the horizontal extent of the Loire plume will be enhanced by a stronger stratification.
L'eutrophisation des milieux marins côtiers, de plus en plus importante, représente un des impacts majeurs des activités humaines sur l'environnement. Les phénomènes d'eutrophisation sont en constante augmentation ; ces dernières décennies ont vu le nombre de sites touchés augmenter de par le monde. La bande côtière bretonne est particulièrement concernée par ce phénomène. L'eutrophisation s'y manifeste de deux façons : "Des phénomènes de marée vertes, très localisées, qui sont provoqués par la croissance excessive et l'échouage de macro-algues du genre Ulva dans ces zones riches en azote ; Des blooms de phytoplancton à l'origine des phénomènes d'eaux colorées, qui peuvent aussi provoquer des interdictions de consommation de coquillages lorsque les espèces mises en jeu sont toxiques (Pseudo-Nitzschia, Alexandrium, Dinophysis). L'objectif de ce travail est multiple : il vise à mettre en évidence et à comprendre l'impact et le rôle des apports en nutriments sur la production primaire et l'eutrophisation des milieux côtiers. Ce travail a aussi pour ambition l'identification et la compréhension des causes des phénomènes d'eutrophisation et permettre ainsi d'apporter des solutions ou des pistes d'amélioration. En n, il a aussi un objectif de prévision à court terme de l'état biologique sur la zone. Pour atteindre ces objectifs, un modèle en temps réel a été mis en oeuvre. Les résultats de simulations numériques et de mesures satellitaires sont présentés sur internet : www.previmer.org. L'outil principal de ce travail est un modèle couplé physique/biogéochimie. La partie hydrodynamique est fournie par le code Mars3D (3D hydrodynamical Model for Application at Regional Scale) développé à IFREMER. Au code hydrodynamique Mars3D est couplé le modèle des cycles de l'azote, du phosphore et du silicium d'IFREMER. Le modèle couplé permet de simuler en 3 dimensions et de manière dynamique les courants, le brassage horizontal et vertical, les champs de température et de salinité, mais aussi les principaux cycles de nutriments, reproduisant ainsi les conditions déterminantes de la production primaire. La croissance des algues est modélisée, et nous permet de voir l'influence des panaches de dilution des principales rivières bretonnes sur leur croissance. Les diffcultés du modèle à correctement simuler les concentrations en phytoplancton près des zones côtières, sont probablement dues à l'utilisation d'une climatologie de concentration en matière en suspension fondée sur des données satellitaires. Tout d'abord, les pixels côtiers des images satellitaires sont entachés d'erreurs, ensuite une climatologie n'est pas capable de représenter les apports soudains des fleuves lors des crues. Cela peut expliquer l'incapacité du modèle a représenter certains blooms liés à des périodes ensoleilées et calmes. A ce modèle de base nous avons ajouté un genre spécifique de phytoplancton : le genre Pseudo-Nitzschia. Certaines espèces de Pseudo-Nitzschia sont réputées toxiques. En effet, ce phytoplancton a la capacité de synthétiser une toxine : l'acide domoïque. Cette toxine est responsable du syndrome ASP (Amnesic Shellfish Poisoning). Le modèle reproduit globalement les mêmes zones de toxicité que les mesures du REPHY, et donne des résultats encourageants. L'étude montre que la Loire influence une large partie de la bande côtière bretonne ; son panache remonte jusqu'au nord de la mer d'Iroise, et contribue pour une grande part à l'enrichissement du sud et de l'ouest de la Bretagne. Le traçage de l'azote en provenance de la Loire au sein des cycles biogéochimiques nous a permis de quantifier cet enrichissement.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/00015/12603/9481.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00015/12603/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Different applications of linear elasticity in structural geology are presented in this thesis through the development of three types of numerical computer codes. The first one uses forward modeling to study displacement and perturbed stress fields around complexly faulted regions. We show that incorporating inequality constraints, such as static Coulomb friction, enables one to explain the angle of initiation of jogs in extensional relays. Adding heterogeneous material properties and optimizations, such as parallelization on multicore architectures and complexity reduction, admits more complex models. The second type deals with inverse modeling, also called parameter estimation. Linear slip inversion on faults with complex geometry, as well as paleo-stress inversion using a geomechanical approach, are developed. The last type of numerical computer code is dedicated to restoration of complexly folded and faulted structures. It is shown that this technique enables one to check balanced cross-sections, and also to retrieve fault chronology. Finally, we show that this code allows one to smooth noisy 3D interpreted faulted and folded horizons using geomechanics.
Différentes applications de l'élasticité linéaire en géologie structurale sont présentées dans cette thèse à travers le développement de trois types de codes numériques. Le premier utilise la modélisation directe pour étudier les déplacements et champs de contraintes autour de zones faillées complexes. On montre que l'ajout de contraintes inégalitaires, telles que la friction de Coulomb, permet d'expliquer l'angle d'initiation des dominos dans les relais extensifs. L'ajout de matériaux hétérogènes et d'optimisations, telles la parallélisation sur processeurs multi-coeurs ainsi que la réduction de complexité des modèles, permettent l'étude de modèles beaucoup plus complexes. Le second type de code numérique utilise la modélisation inverse, aussi appelée estimation de paramètres. L'inversion linéaire de déplacements sur les failles ainsi que la détermination de paléo-contraintes utilisant une approche géomécanique sont développées. Le dernier type de code numérique concerne la restauration de structures complexes plissées et faillées. Il est notamment montré qu'une telle méthode permet de vérifier l'équilibre de coupes géologiques, ainsi que de retrouver la chronologie des failles. Finalement, nous montrons que ce même code permet de lisser des horizons 3D faillés, plissés et bruités en utilisant la géomécanique.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537899

tel-00537899
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537899
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537899/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537899/file/thesemaerten.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Seismological Society of America
Résumé : International audience
We present an improvement of the maximum intersection (MAXI) method in which absolute earthquake location is defined by the maximum intersection number of hyperbolic equal differential time (EDT) volumes (one EDT volume being described as all grid nodes satisfying the arrival‐time differences between two stations, ± a tolerance value known as TERR). This 3D technique is well adapted to a strongly heterogeneous environment, avoids the depth versus origin‐time trade‐off (even using P arrivals alone), and objectively filters possible erroneous arrival times. Improvements consist of introducing an iterative multiscale approach on the TERR parameter and conducting a hierarchy of grid discretization to refine the preliminary solution (multigrid algorithm). The outlier cleaning process is strengthened by conducting statistical analyses based on the number of EDT volume intersections per station, rather than on travel‐time residues. Processing two series of synthetic arrival times computed in the 3D seismological configuration of the southernmost Ryukyu subduction zone, offshore Taiwan, allows us to (1) confirm MAXI robustness, even when arrival times are highly disturbed or azimuthal coverage largely reduced, and (2) show that MAXI, by limiting trade‐offs between origin time and depth and between epicentral position and depth, is less affected by a wrong velocity model than a technique that minimizes travel‐time residues. To conclude, we apply the MAXI method to locate earthquakes recorded by the combined Central Weather Bureau of Taiwan (CWB) and the Japanese Meteorological Agency (JMA) networks (1991-2008) within a georealistic a priori 3D P‐velocity model. Hypocenter determinations are selected based on MAXI confidence factors, and earthquake clustering along well‐known tectonic features witnesses hypocenter determination accuracy.
ISSN: 0037-1106

hal-00725227
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00725227
DOI : 10.1785/0120100311

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : In Taiwan , the subduction of the Chinese continental margin under the Luzon arc results in the progressive growth of an active orogenic wedge. It is one of the best places to study the complex relationships that occurs between the tectonic processes controlling deformation (plate rheology and kinematics, metamorphism and magmatism) and surface processes (erosion and sedimentation). In order to study the kinematics of the present day convergence of Philippine Sea plate to the Asian continent around Taiwan, we perform 2D and 3D sandbox modeling and we analyzed the models with PIV (Particle Image Velocimetry) software. In 2D experiments, a model Coulomb wedge is submitted to erosion and sedimentation under topography and flux steady state conditions. The 3D experiments are mainly used to study the escape tectonics occurring in the middle west and southwest Taiwan. A wedge shaped indenter and a basement relief were used to simulate the mechanical plate boundary between Philippine Sea plate and Eurasia plate and the basement topography to the west of Taiwan respectively. We examine the exhumation patterns, the mode of fault propagation and displacement patterns by strain partitioning of vertical vs. horizontal displacement and convergent parallel vs. orogen parallel components. The preliminary conclusions are: 1. The interactions between tectonics, erosion and sedimentation control geometry and kinematics of the doubly vergent transpressional orogen. 2. Exhumation processes are controlled by the balance between erosion, frontal accretion and underplating in different structural domains of the wedge. 3. Retrowedge erosion favorites backfolding and backthrusting, induces flower structures and fan shaped cleavage distribution. 4. Sedimentation promotes underplating and out-of sequences thrusting. 5. Continental subduction or subduction of topographic highs will enhance underthrusting/underplating, thick-skin tectonics and inversion of sedimentary basin.
Bolletino di Geofisica teorica ed applicata

hal-00411133
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00411133

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
The Corinth Rift is the most seismically active zone in Europe. Since the year 2000, the Corinth Rift Laboratory (CRL, http://crlab.eu) consisting in a multidisciplinary natural observatory, aims at understanding the mechanics of faulting and earthquake nucleation in the Rift. Recent studies have improved our view about fault geometry and mechanics within CRL but there is still a critical need for a better knowledge of the structure at depth.In this project, we aim to analyze the complete seismological database (13 years of recordings) of CRL by using recently developed methodologies of structural imaging in order to determine, with high resolution, the local 3D structure and the earthquake locations. We perform an iterative joint determination of 3D velocity model and earthquake coordinates. P and S velocity models are estimated through a first arrival traveltime tomography by using the adjoint state method proposed by Taillandier et al. (2009). It consists in the minimization of the cost function between observed and theoretical arrival times,which is achieved by estimating the gradient of the cost function. Earthquake locations are also estimated with a linearized inversion approach by computing the gradient of the misfit function. Iterations are repeated until the cost function no longer decreases. We present preliminary results consisting in: (1) the adjustment of a 1D velocity model that is used as initial model of the 3D tomography and (2) a first attempt of the joint determination of 3D velocity model and earthquake locations.We also perform a preliminary receiver function analysis of teleseismic data recorded by the broadband stations of the CRL network. The multiscale approach (Gesret et. al., 2010) analysis of teleseismic P to S converted waves allows to analyze the signal toward the higher frequencies and thus to characterize the structure at depth with a high resolution. Our multiscale approach should give us reliable depth of interfaces beneath seismometers in the CRL area. In this first attempt, we adjust the 1D velocity model that produces a synthetic RF as similar as possible to the stack of observed RF for a subset of data. The identified interfaces could then be compared with heterogeneities imaged by the tomography.
AGU Fall Meeting
San Fransico, United States

hal-01417184
https://hal-mines-paristech.archives-ouvertes.fr/hal-01417184

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
3D seismic data located in the Gjallar Ridge (Vøring Basin, offshore Norway) reveals a closely-spaced polygonal fault system affecting more than 800 m of homogeneous mud-dominated Quaternary and Tertiary sequences. As some faults reach the modern seafloor, they represent an active polygonal fault system at present day. Even if the processes remain unclear and are still under debate, it is generally agreed that the initiation of polygonal faults is the result of shallow burial dewatering of fine-grained unconsolidated sediments by volumetric compaction. 3D seismic data are commonly interpreted by propagating horizons automatically and by picking faults manually. However, in the case of polygonal fault intervals, this approach is time consuming due to the huge number of faults and because automatic propagation can be misleading. In this study, we applied a new technique of 3D seismic interpretation based on a sequential stratigraphy analysis, using the new PaleoScan© software (Eliis Company). It allowed us to build a 3D geological model computing more than 300 horizons within the faulted intervals. We then used the coherency attribute, depicting anomalies in the shape of seismic waveform like faults, in order to constrain a possible link between fault distribution and stratigraphic levels. Our approach allows fault throws to be calculated in milliseconds on any polygonal fault plane. The result shows that fault segments have been reactivated by dip-linkage. Distribution of faults depends on mechanical units, intervals characterized by different petrophysical properties, which are independent from lithological and diagenetic changes. According to these results, we propose a model showing the evolution of polygonal fault intervals in which faulting stages are separated by a quiescence phase during burial. A first tier of polygonal faults is initiated at a specific depth, according to the Cam-clay model. Then, following a period of quiescence during which mud-rich sediments continued to accumulate, new fault segments are initiated above the first mechanical unit and within this undeformed interval. New nucleated faults then connect downward to pre-existing underlying polygonal fault system, thus progressively increasing the thickness of the faulted interval.
ISSN: 0025-3227

hal-00772470
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00772470
DOI : 10.1016/j.margeo.2012.07.016

Éditeur(s) : Université Nice Sophia Antipolis
Résumé : The Lesser Antilles is a case study of a very slow subduction (~2 cm/yr) of an old oceanic lithosphere (~84-100 Ma). The region presents a relatively low seismic activity, especially along the interplate contact, and the seismic hazard associated with a possible mega-thrust earthquake is still poorly known. This PhD thesis is a first step toward assessing the ability of the Lesser Antilles subduction zone to produce such a large subduction event. To do so, it aims at constraining the downdip width of the interplate's seismogenic zone. The lack of coverage of permanent seismological stations is a major limitation in the exploration of the Lesser Antilles subduction zone. It is due to the presence of only small aligned islands at far distances from the potentially seismogenic interplate area. Several oceanographic cruises were therefore planned that notably allowed the repeated deployment of ocean bottom seismometers; some of them being left for a few months of background seismicity recording. This thesis specifically focuses on two sets of wide-angle seismic data acquired offshore the Dominica and Martinique islands. From their analysis 3D and 2D tomographic models were produced respectively over the forearc region and across the whole subduction complex. These models constrain the plates' seismic structure as well as their geometry. They allow the discussion of how the imaged structures affect the subduction processes and give a first estimation of the downdip width of the seimogenic zone, defined as the segment of the interplate between the backstop and the upper plate's Moho. The joint interpretation of seismic models and earthquake localizations then refine this first assessment. Epicenter distribution from height months of seismic recording shows indeed that seismicity concentrates within the inner forearc region. The strong velocity gradient that characterize its basement suggests it is denser and more rigid than the more deformable outer forearc basement. The updip limit of the seismogenic zone could then lie arcward of the backstop at the contact of the interplate and the seaward end of the inner forearc crust. At depth, interplate earthquake mechanisms are observed between 35 and 45 km depth and interpreted to have occurred at the downdip limit of the seismogenic zone. The latter could reach a depth over 10,km deeper than the contact of the upper plate's Moho with the interplate, and therefore lie within the mantle wedge. All together, these results imply a large downdip width of the seismogenic zone (~70 km) offshore the Dominica and Martinique islands. Further work is, however, needed in order to fully comprehend the ability of the Lesser Antilles subduction zone to produce a possible mega-thrust earthquake. This would necessitate the evaluation of seismic coupling at the interplate contact and the possible segmentation of the seismogenic zone, for instance, due to the subduction of oceanic ridges.
Les Petites Antilles présentent un contexte géodynamique caractérisé par la subduction à très faible vitesse (~2 cm/an) d'une lithosphère océanique âgée (~84-100 Ma). L'activité sismique y est relativement faible, notamment à l'interplaque, où l'aléa sismique lié à un éventuel séisme de méga-chevauchement reste encore mal contraint. Cette thèse se veut être une première étape dans l'évaluation de la capacité de la zone de subduction des Petites Antilles à générer un tel évènement. Dans ce but, ces travaux tentent d'appréhender l'extension en profondeur du domaine sismogène de l'interplaque. Le manque de couverture des stations sismologiques permanentes est un inconvénient majeur dans l'exploration des Petites Antilles. Il s'explique en raison du peu de terres émergées et de leur éloignement de la zone potentiellement sismogène de l’interplaque. La région a donc fait l'objet de plusieurs campagnes océanographiques qui ont permis, notamment, le déploiement de sismomètres fond de mer (OBS); certains instruments étant restés immergés plusieurs mois afin de procéder à une écoute de la sismicité. Les travaux réalisés au cours de cette thèse se sont focalisés sur deux jeux de données de sismique grand-angle acquis au large des îles de la Dominique et de la Martinique. Leur analyse a permis la construction de modèles tomographiques 3D et 2D respectivement à l'échelle de l'avant-arc et de l'ensemble de la subduction. Ces modèles renseignent sur la structure sismique des plaques en convergence ainsi que sur leur géométrie. Ils permettent de discuter le rôle de la structure dans le fonctionnement de la subduction et d’obtenir une première estimation de l'extension en profondeur de la zone sismogène en considérant la portion de l'interplaque comprise entre le butoir et le Moho de la plaque supérieure. Dans un second temps, l'interprétation conjointe des modèles tomographiques et des localisations des séismes locaux a permis d'affiner cette estimation. Huit mois d'enregistrement de la sismicité montrent en effet une concentration des épicentres dans la région interne de l’avant-arc. Celle-ci présente un socle épais, à fort gradient de vitesse interprété comme plus dense et rigide que le socle de la région externe de l'avant-arc, plus déformable. La limite amont de la zone sismogène pourrait donc se situer en retrait de la position du butoir au contact de l'interplaque et de la limite entre ces deux zones de l'avant-arc. En profondeur, des mécanismes interplaques sont observés entre 35 et 45 km et interprétés comme des marqueurs de la limite aval de la zone sismogène. Cette dernière pourrait donc atteindre une profondeur jusqu'à 10 km supérieure à la limite précédemment évoquée et se trouver, par conséquent, au contact du manteau lithosphérique. L'ensemble de ces résultats suggèrent une extension en profondeur de la zone sismogène (i.e une largeur) de près de 70 km face aux îles de la Dominique et de la Martinique. Ces travaux doivent cependant être poursuivis afin d’évaluer pleinement la capacité de la zone de subduction des Petites Antilles à générer un éventuel séisme de méga-chevauchement. Le taux de couplage à l'interplaque doit être précisé ainsi que sa possible segmentation en lien, par exemple, avec à l'entrée en subduction des rides océaniques.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/00172/28335/26628.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00172/28335/

Éditeur(s) : Littoral 2004, Aberdeen, Scotland, UK, September 2004
Résumé : NAMIBIE (a french acronym for Integrated Multimedia Navigator Within Coastal Environment Data Bases) is a specific tool which first concept has been established by Ifremer and has been developped by an association between research in the field of coastal environment, innovation in the field of new information and communication technologies and services in the field of coastal integrated management and impact studies. The objectives of this tool are to facilitate research, direct access and display of relevant multimedia coastal integrated data and information according to an interactive, widely opened and playfull interface. The principles are based upon the fact that sustainable decision making needs an optimized unterstanding of coastal processes and better consultation between actors. In this purpose the development of the tool has considered that the end-user should and could be free to look after the data and the information he needs for a particular site or environment of interest and for a specific ICZM question according to easy navigation interfaces. That is why NAMIBIE concept is based upon : - a coherent 3D representation of the coasts (i.e. from catchement areas to continental shelf and deep sea), which considers a coherent DEM from land to sea and textural representation of the environment using satellite imagery textural displays, - a 3D navigator which allows the user to fly or dive over and within the coastal environment of interest, - a multimedia database (text, graphs, image, maps, geographic objects, modelling results...) specific to the territory of interest, - an interactive interface which helps in finding relevant information associated to specific questions. The technologies used include VRML data format, integration of standard GIS format (shp, grid, img) within the navigator, integration and display of modelling data. The production chain is realized in C++ and Java scripts allow dialogue between web pages and 3D windows. Applications are presented on the coasts of Languedoc Roussillon region (French Mediterranean border) in the framework of ICZM problematics

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/00089/20055/17696.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00089/20055/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This work focus on the characterization of the source and dynamic of compactional fluids during sedimentary burial, through two complementary examples of late orogenic oil‐field half‐grabens: The exhumed Lodève Permian Basin and a deep buried Jurassic basin in the North Viking Graben (North Sea).Constituting the main part of the thesis, a multi‐disciplinary approach was conducted in the Lodève Basin where Ba‐F‐Cu‐Pb polymetallic mineralized systems are trapped into synrift faults and paleokarsts in the carbonate basement at the hinge point of the rollover. The source, timing and P/T conditions of fluid migration were deduced from the analysis of the microfabric, the fluid inclusions microthermometry, and the isotopic (Sr, S, O, H) and Rare Earth Element (REE) signature. Results are then crossed with a structural and thermal modeling that consolidates the sequence and dynamics of fluid during burial.A similar approach was conducted in the North Viking Graben where fluid markers are restricted to 3D seismic and well core data. Comparable Ba‐Pb‐Zn veins are reported in basin margin, plugging one of the most important siliciclastic hydrocarbon reservoir in the substratum. This analysis provides additional constraints on basinal fluid behavior and allows us to propose a global dynamic model for various compositions of fluids and reservoirs.We conclude to a polyphase fluid sequence history including:(a) In the carbonate basement of the Lodève Basin, karstic paleocanyon incisions and associated cavities coupled to synrift fault, act as major drain for fluids. These structures are early affected by hypogen‐sulfuric karstification in response to the interaction between bacterial oxidation of sulfides entrapped within Lower Permian blackshales and the basement oxidizing aquifer.(b) Disequilibrium compaction initiates overpressure‐driven basinal fluid migration towards basin margins, characterized by temperatures around 150‐180°C and salinities between 9 et 18wt%eq.NaCl. Isotopic (Sr, S, O) and REE analyses reveal that Ba‐M+‐rich mineralizing fluids derived mainly from buried blackshales diagenesis. External fluids coming from the lower crust are also identified that play a key role in fluorite precipitation by the leaching of late hercynian granites (mean temperature of 250°C and salinity > 20wt%eq.NaCl).(c) During the synrift period, fluid overpressure is responsible for the periodic reactivation of fault plane according to seismic‐valve process, bedded‐control shearing and hydraulic brecciation at the basement‐seal interface. These mechanisms induce cyclic polymetallic mineralization by the mixing between in‐situ formation water and deep ascending basinal fluids.(d) Thermogenic fluids expulsion starts with last basinal fluids during late burial stage. Hydrocarbons thus migrate along the same regional pathways up to the rollover crest, where they are partly rerouted by the previous mineralized baffle.(e) In the Lodève basin, post‐rift exhumation of the margins led to the remobilization of synrift deposits by subaerial biochemical processes at the sulfate‐methane transition. The latter results from the interaction between the still active hydrocarbon dysmigration with a playa lake sulfate‐rich aquifer. Secondary low‐temperature barite fronts precipitate then within basement meteoric karsts.In addition to the « source to sink » model of basinal fluids, this work provides new insights on the early plugging of hydrocarbon reservoirs and for the metallogenesis of Mississippi Valley‐Type deposits.
Ce travail porte sur la caractérisation de la source et de la dynamique des fluides de bassin au cours de leur chargement à travers deux exemples complémentaires de demi‐grabens tardi‐orogéniques pétroliers : Le Bassin Permien de Lodève, aujourd’hui à l’affleurement et un bassin jurassique enfouis dans le North Viking Graben (Mer du Nord).Le coeur de la thèse concerne le Bassin de Lodève où, à partir d’une approche pluridisciplinaire intégrée, nous avons caractérisé l’architecture des minéralisations (Ba, F, Cu, Pb) piégées dans un réseau paléokarstique alimenté par les failles syn‐rift, dans le substratum carbonaté à l’apex du roll‐over. La source, le calendrier et les conditions de migration des fluides ont été approchés à partir de l’analyse de la micro‐fabrique, la microthermométrie sur inclusions fluides, les analyses isotopiques (Sr, S, O, H) et de Terres Rares. Les résultats analytiques ont été enfin croisés avec un modèle thermique et structural du bassin qui conforte la séquence et la dynamique du système fluide en cours d’enfouissement.Une démarche similaire, mais plus limitée, a été conduite dans le bassin du North Viking Graben où l’accès aux marqueurs fluides est restreint aux données de sismique 3D et de carottes. Comme à Lodève, les minéralisations Ba‐Pb‐Zn colmatent un réservoir dans le substratum à l’apex du roll‐over. Elles se présentent sous forme de ciments dans des grès ou des fractures. Cette analyse apporte des contraintes complémentaires et permet de proposer un modèle dynamique général avec des variantes en fonction de la nature des fluides et des réservoirs.On retiendra donc la séquence fluide suivante :(a) Dans le cas du bassin de Lodève sur substratum carbonaté, les chemins préférentiels de drainage se développent dans des paléocanyons N‐S couplés à un réseau de fractures et d’endokarsts météoriques. Ces derniers sont élargis en début de rifting par la dissolution hypogène sulfurique produite par l’oxydation bactérienne des sulfates et des pyrites des blackshales, au contact de l’aquifère oxydant du Cambrien.(b) Le déséquilibre de compaction initie la migration des fluides interstitiels en surpression vers les marges avec des températures autour de 150‐180°C et des salinités entre 9 et 18wt%eq.NaCl. Les analyses isotopiques (Sr, S, O) révèlent que la majorité des fluides provient de l’altération diagénétique des blackshales riches en métaux. Des interactions sont également mises en évidence avec des fluides profonds (entre 240°C et 260°C ; salinités > à 20wt%eq.NaCl), qui lessivent les granites tardi‐hercyniens.(c) Pendant le syn‐rift, les conditions de surpression de fluide permettent la réactivation cyclique des failles, les décollements stratigraphiques et la formation de brèches hydrauliques, favorisant la mise en connexion avec les réservoirs superficiels à l’apex du rollover. Le modèle de Sibson ajusté aux fluides de bassins est alors le moteur de la migration verticale.(d) Les fluides thermogéniques commencent à être expulsés avec les derniers fluides de compaction au cours d’un stade plus évolué de l’enfouissement en empruntant les mêmes chemins jusqu’à l’apex du roll over. Ils sont alors partiellement freinés et déviés par les colmatages minéralisés antérieurs.(e) A Lodève, la continentalisation des minéralisations antérieures au cours de l’exhumation post‐rift conduit à leur remaniement partiel au niveau de la transition sulfate‐méthane induite par l’interaction entre une playa évaporitique et la dysmigration des hydrocarbures. Des barytines secondaires de basse température, déprimées en Sr sont alors précipitées de manière synsédimentaire dans des karsts météoriques du socle.Outre l’illustration d’un modèle complet (source to sink) de dynamique des fluides dans un bassin, ce travail apporte de nouvelles contraintes dans l’approche du colmatage des réservoirs à hydrocarbures sur les têtes de blocs basculés et sur la genèse des gîtes miniers de type Mississippi Valley‐Type.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583

tel-01457583
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583/file/th%C3%A8seLaurent2015V2.pdf

Résumé : Ce travail est l'expression d'une volonté de chercheurs, de la Carabe d'améliorer les connaissances scientifiques méso- et micro-météorologiques appliquées aux milieux insulaires sous influence des alizés et de développer la recherche dans ces domaines.On sait que le phénomène météorologique le plus remarquable impactant les îles de la Caraïbe reste le cyclone tropical. Mais d'autres phénomènes, a des échelles inferieures, telles que les pluies intenses, les houles, la dégradation de la qualité de l'air ont une importance aigüe en termes de risques naturels ou de risques sur la sante. Ces exemples attestent la nécessité d'utiliser des méthodes de descente d'échelle pour exploiter l'information météorologique et/ou climatique de grande échelle et dériver des scenarios locaux et régionaux appliques aux territoires insulaires. Ce défi est important car l'attente d'analyses scientifiques pertinentes dans ces domaines est grande.Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour principaux objectifs la simulation numérique puis l'analyse des mécanismes méso- et micro-échelles qui induisent des circulations locales diurnes et nocturnes sur l'archipel de la Guadeloupe à l'aide de codes numériques météorologiques éprouves car largement utilises en recherche et en prévision opérationnelle.Ils constituent donc la première étude de modélisation numérique à haute résolution en basse atmosphère, par descente d'échelle dynamique, pour des intervalles d'espace compris entre 1 km et 111 m sur cet archipel.Le modelé atmosphérique Weather Research and Forecasting ARW V3.4 (WRF ARW), non-hydrostatique, a été utilise pour l'ensemble des simulations pour modéliser la troposphère depuis l'échelle globale à l'échelle de la turbulence.Trois situations météorologiques classiques réelles d'une durée de 48 heures, correspondant à 80 % des situations météorologiques observées dans la zone, alizes soutenus (AS), alizes moyens (AM), alizes faibles (AF) ont été examinées. Ces situations sont caractérisées par les valeurs du nombre de Froude local suivantes : 0,82 (AS), 0,41 (AM) et 0,21 (AF). Six domaines de modélisation ont été sélectionnés pour effectuer les descentes d'échelle dynamiques : D01 (maille de 27 km), D02 (maille de 9 km), D03 (maille de 3 km), D04 (maille de 1 km), D05 (maille de 333 m) et D06 (maille de 111 m) avec soixante-dix niveaux verticaux. Les quatre premiers domaines (D01 à D04) couvrent l'archipel de la Guadeloupe et sont utilisés en mode méso-échelle à l'aide d'un schéma d'ensemble de couche limite planétaire YSU. Les domaines D05 (couvrant l'île de la Basse-Terre et le centre de l'archipel) et D06 (couvrant la zone littorale et rurale du Petit Cul-de-Sac Marin et la zone urbaine de l'agglomération pointoise) sont utilisés en mode Large Eddy Simulation avec une fermeture de la turbulence 1,5 TKE 3D. Le modèle WRF a été forcé toutes les six heures par l'assimilation des champs d'analyses globales du modèle NCEP FNL (1° de résolution). Les simulations effectuées ont permis d'obtenir des champs de variables météorologiques 10-minutes à très hautes résolutions spatiales.Les résultats des simulations méso- et micro-échelles ont été confrontés aux valeurs expérimentales obtenues à l'aide de capteurs places sur des mâts météorologiques (campagne Atmo-Mangrov et réseau de mesure Météo-France). Il s'agissait d'optimiser l'utilisation des couplages de codes numériques tout en conservant la possibilité de les confronter aux observations expérimentales.Les résultats des simulations numériques micro-échelles, des différents cas (AS, AM, AF) sont utilisées pour forcer (c'est-à-dire définir les conditions limites) un modèle lagrangien de dispersion de particules : FLEXPART. Le système couple FLEXPART-WRF a été employé dans le domaine D06 pour étudier la dispersion du panache d'oxydes d'azote émis par la principale usine de production d'électricité de l'île.
The present work expresses the will of Caribbean researchers to improve the meso- and micro-meteorological scientific knowledge of the trade winds influenced island areas, and to develop research in these domains.It is well known that tropical hurricanes remain the most remarkable meteorological phenomena that affect the Caribbean islands. But some other phenomena, of smaller scale, such as intense rainfall events, swells, or air quality degradation, are of extreme importance for natural or health hazards. These examples show the need to use downscaling methods to exploit large scale meteorological or climatic information, and to obtain local and regional scenarios for the island areas. This is an important challenge, as sound scientific studies in these matters are eagerly expected. The aim of the research works exposed in the present dissertation is numerical simulation and analysis of the meso- and microscale mechanisms that induce diurnal and nocturnal local circulations in the Guadeloupe archipelago, using numerical meteorological models that are widely used in research and in operational forecasting.These works represent the first high-resolution (1 km to 111 m) numerical study of the lower atmosphere over the Guadeloupe archipelago. The Weather Research and Forecasting ARW 3.4 (WRF-ARW) model is used to simulate the troposphere from global scale to turbulence scale. Real cases of three typical weather types (80% of cases during a year) are examined during 48 hours : strong trade winds (STW), medium trade winds (MTW) and weak trade winds (WTW). These weather types are characterized by values of the local Froude number : 0.82 (STW), 0.41 (MTW) and 0.21 (WTW). Six domains have been selected for the dynamical downscaling : D01 (grid spacing of 27 km), D02 (grid spacing of 9 km), D03 (grid spacing of 3 km), D04 (grid spacing of 1 km), D05 (grid spacing of 333 m) and D06 (grid spacing of 111 m), including 70 vertical levels. The first four domains (D01 to D04) cover the Guadeloupe archipelago and are used in the meso-scale simulations with the planetary boundary layer scheme YSU (ensemble mean). Domain D05 (covering the Basse-Terre island and the middle of the archipelago) and domain D06 (covering the coastal and rural area of Le Petit Cul-de-Sac Marin and the urban area of Pointe-à-Pitre), are employed in the micro-scale simulation (LES) with the 3D TKE 1.5 order closure scheme. WRF has been 6 hourly reinitialized with the NCEP FNL global analyses (resolution of 1°). These simulations permitted to obtain 10-minutes meteorological variable fields with a very high resolution (111 m).Meso-scale and micro-scale model results have been evaluated with observational data from meteorological stations (field campaign Atmo-Mangrov, French Met Office).Once validated, the micro-scale model outputs have been used for the assimilation of the lagrangian particle dispersion model : FLEXPART. The coupling FLEXPART-WRF has been employed in domain D06, in order to analyze the dispersion of the nitrogen oxide plume emitted by the main power plant of the archipelago.

http://www.theses.fr/2014AGUY0735/document

Éditeur(s) : HAL CCSD Springer Verlag (Germany) Springer Verlag
Résumé : Production rates in horizontal shale gas wells display declines that are controlled by the low permeability and the intrinsic heterogeneity of the shale matrix. We present an original multi-continuum approach that yields a physical model able to reproduce the complexity of the decreasing gas rates. The model describes the dynamics of gas rate as function of the physical reservoir parameters and geometry, while the shale matrix heterogeneity is accounted for by a stochastic description of transmissivity field. From the 3D (Dimensional) problem setting, including the heterogeneous shale matrix, the fractures generated by the hydrofracking operations, as well as the production well characteristics, we establish an effective upscaled 1D model for the gas pressures in fracture and matrix as well as the volumetric flux. We analyse the decline curves behaviour, and we identify the time scales that characterize the dynamics of the gas rate decline using explicit analytical Laplace space solutions of the upscaled process model. Asymptotically, the flux curves decrease exponentially, while in an intermediate regime we find a power-law behaviour, in which the flux scales with a power law in time as (t^{-beta }), where (beta ) reflects the medium heterogeneity. We use this solution to fit a set of real data displaying distinctly different decline trends and study the sensitivity of the model to the reservoir parameters in order to identify their respective controls at the different stages of the decline curve dynamics. Results indicate that the initial value of the gas rate is determined by the transmissivity of the fractures and the initial pressure of the gas in the shale matrix. The latter causes mainly a shift in the entire decline curve. The early time of decline curve shape is primarily controlled by the fracture properties (compressibility and transmissivity). During the main part of the economically valuable production times, i.e. before the production rate drops exponentially, the decline curve is strongly controlled by the properties of the shale rocks including their heterogeneity, which is modelled by two parameters describing the non-Fickian pressure diffusion effects in a stochastic framework.
ISSN: 0169-3913

hal-01217247
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01217247
DOI : 10.1007/s11242-015-0504-y

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé : International audience
Mechanical forces influence the growth and shape of virtually all tissues and organs. Recent studies show that increased cell contractibility, growth and differentiation might be normalized by modulating cell tensions. Particularly, the role of these tensions applied by the extracellular matrix during liver fibrosis could influence the hepatocarcinogenesis process. The objective of this study is to determine if 3D stiffness could influence growth and phenotype of normal and transformed hepatocytes and to integrate extracellular matrix (ECM) stiffness to tensional homeostasis. We have developed an appropriate 3D culture model: hepatic cells within three-dimensional collagen matrices with varying rigidity. Our results demonstrate that the rigidity influenced the cell phenotype and induced spheroid clusters development whereas in soft matrices, Huh7 transformed cells were less proliferative, well-spread and flattened. We confirmed that ERK1 played a predominant role over ERK2 in cisplatin-induced death, whereas ERK2 mainly controlled proliferation. As compared to 2D culture, 3D cultures are associated with epithelial markers expression. Interestingly, proliferation of normal hepatocytes was also induced in rigid gels. Furthermore, biotransformation activities are increased in 3D gels, where CYP1A2 enzyme can be highly induced/activated in primary culture of human hepatocytes embedded in the matrix. In conclusion, we demonstrated that increasing 3D rigidity could promote proliferation and spheroid developments of liver cells demonstrating that 3D collagen gels are an attractive tool for studying rigidity-dependent homeostasis of the liver cells embedded in the matrix and should be privileged for both chronic toxicological and pharmacological drug screening.
ISSN: 0730-2312

hal-01196600
https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01196600
https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01196600/document
https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01196600/file/Increasing%203D%20Matrix%20Rigidity_accepted.pdf
DOI : 10.1002/jcb.25356

Éditeur(s) : Public Library Science
Résumé : Studying the larval dispersal of bottom-dwelling species is necessary to understand their population dynamics and optimize their management. The black-lip pearl oyster (Pinctada margaritifera) is cultured extensively to produce black pearls, especially in French Polynesia's atoll lagoons. This aquaculture relies on spat collection, a process that can be optimized by understanding which factors influence larval dispersal. Here, we investigate the sensitivity of P. margaritifera larval dispersal kernel to both physical and biological factors in the lagoon of Ahe atoll. Specifically, using a validated 3D larval dispersal model, the variability of lagoon-scale connectivity is investigated against wind forcing, depth and location of larval release, destination location, vertical swimming behavior and pelagic larval duration (PLD) factors. The potential connectivity was spatially weighted according to both the natural and cultivated broodstock densities to provide a realistic view of connectivity. We found that the mean pattern of potential connectivity was driven by the southwest and northeast main barotropic circulation structures, with high retention levels in both. Destination locations, spawning sites and PLD were the main drivers of potential connectivity, explaining respectively 26%, 59% and 5% of the variance. Differences between potential and realistic connectivity showed the significant contribution of the pearl oyster broodstock location to its own dynamics. Realistic connectivity showed larger larval supply in the western destination locations, which are preferentially used by farmers for spat collection. In addition, larval supply in the same sectors was enhanced during summer wind conditions. These results provide new cues to understanding the dynamics of bottom-dwelling populations in atoll lagoons, and show how to take advantage of numerical models for pearl oyster management.
Plos One (1932-6203) (Public Library Science), 2014-04 , Vol. 9 , N. 4 , P. e95050

Droits : 2014 Thomas et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited
http://archimer.ifremer.fr/doc/00197/30843/29210.pdf
DOI:10.1371/journal.pone.0095050
http://archimer.ifremer.fr/doc/00197/30843/

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : A synthesis of backscatter imagery coupled with a large 3D seismic dataset in the Lower Congo Basin (LCB) reveals a patchy distribution of features interpreted to be associated with fluid seepage from 300 m to 2500 m water depth. With the exception of one region of anomalous backscatter positive-relief mounds, all inferred seep sites occur in negative-relief pockmarks. The extensive 3D seismic dataset in the LCB offers a unique opportunity to study the plumbing system that is feeding surface cold seep systems, and in general, to reconstruct the relationship between tectonics and fluid flow in continental margins. The fluid seeps in the LCB are associated with morphologically, stratigraphically or tectonically controlled focused fluid flow. The integration of the geophysical datasets, backscatter imagery coupled to 3D seismic, clearly indicates that fluid seeps are not randomly distributed, but their seabed organization reflects 1) the location of the underlying structure (reservoir or trap) where the fluids are coming from, 2) the geometry and morphology of the reservoir/trap, and 3) the discontinuities in the sedimentary column along which fluids have migrated. In the LCB seafloor pockmarks are always associated with underlying tectonic structures (fault zones, salt diapirs, polygonal faults) or buried sedimentary bodies (turbiditic channels, erosional surfaces), whereas they never occur above sub-horizontal parallel-stratified fine-grained sediments. Even if triggering processes can not be clearly defined here, we propose a model of seafloor fluid seep organization, which represents a new tool for identifying the geometry of flow pathways and the underlying buried bodies where the fluids are originating from. This qualitative 3D model provides insight into the geohydrologic processes of continental margins.
ISSN: 0025-3227

hal-00406640
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00406640
DOI : 10.1016/j.margeo.2007.06.003