Éditeur(s) : American Geophysical Union
Résumé : As part of the French CLIPPER project, an eddy permitting model of the Atlantic circulation has been run for 22 years. The domain has open boundaries at Drake passage and at 30 degreesE, from Africa to Antarctica. The simulated mean circulation, as well as the eddy activity, is satisfactory for a 1/3 degrees model resolution, and the meridional heat transport at 30 degreesS is within the range estimated from observations. We use the "mixed" open boundary algorithm of Barnier et al. [1998], which has both a radiation condition and a relaxation to climatology. The climatological boundary forcing strongly constrains the solution in the whole domain. The model heat balance adjusts through the surface (heat flux retroaction term) more than the open boundaries. The radiation phase velocities calculated within the algorithm are analyzed. This shows, quite surprisingly, that both the eastern and western boundaries have a similar behavior, regardless of the preferred directions for advection (mainly eastward) and wave propagation (mainly westward). Our results confirm that open boundary algorithms behave differently according to the dynamics of the region considered. The passive boundary condition that Penduff et al. [2000] applied successfully in the north eastern Atlantic does not work in the present South Atlantic model. We emphasize the need for a careful prescription of the climatology at the open boundary, for which a new approach based on synoptic sections is implemented.
Journal of Geophysical Union - Research C - Oceans (0148-0227) (American Geophysical Union), 2001-10 , Vol. 106 , N. C10 , P. 22115-22129

Droits : 2001 American Geophysical Union
http://archimer.ifremer.fr/doc/2001/publication-454.pdf
DOI:10.1029/2000JC000376
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/454/

Éditeur(s) : Yale University
Résumé : Sea-surface temperature images of the coastal upwelling regions off Northwest Africa show that the core of upwelling is sometimes located far from the coast. This has been documented in three regions that share a common feature, namely a wide and shallow continental shelf. This upwelling feature plays a key role in the ecology of the Canary Current System. It creates an innerfront which provides retention for biological material, e.g. fish eggs and larvae, in the highly productive nearshore environment. An analytical model has been developed based on a two dimensional extension of Ekman's solution. The linear and steady response of a homogeneous ocean forced by an upwelling-favorable wind provides a mechanism for the upwelling separation from the coast. The merging of the surface and bottom Ekman layers induces a very weak cross-shore circulation and a "kinematic barrier" for the Ekman transport divergence. In the case of an alongshore wind, the barrier is located near the isobath h ≈ 0.4D, where D is the thickness of Ekman layers. This yields an upwelling cell which is essentially concentrated in the region 0.5D < h < 1.25D, with upwelling occurring preferentially near the isobath h ≈ 0.6D. It turns out that the cross-shore width of upwelling scales with D/S, the ratio of Ekman depth to bottom topographic slope. The application of this solution to real bathymetric profiles rationalizes, not only the offshore upwelling observations in Northwest Africa, but also the influence of topography on the cross-shelf structure of a wind-driven coastal upwelling. The model also quantifies the effect of the cross-shore wind component showing how it drives the nearshore pressure gradient adjustment and how it affects the upwelling. A linear numerical experiment reproduces the theoretical steady solution, thereby allowing investigation of the transient regime. Relaxation of the hypothesis in the numerical model validates the linear assumption of the theory and then allows investigation of the sensitivity to friction parameterizations and the influence of stratification. The latter leads to an "oscillation" of the upwelling cell with seaward migration driven by outcropping and homogeneization of the water column, and, coastal incursion driven by a "boundary layers splitting" process caused by shoreward advection of the isopycnal dome and stratification of the inner shelf.
Journal of Marine Research (Yale University), 2008-09 , Vol. 66 , N. 5 , P. 589-616

Droits : 2008 Yale University
http://archimer.ifremer.fr/doc/2008/publication-6334.pdf
DOI:10.1357/002224008787536790
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/6334/

Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : Study of mineral suspended particulate matter (SPM) is essential to understand ecosystem dynamics. SPM influences light penetration which is closely related to primary production and carries pollutants and nutrients within the water masses. This work aims to study near-surface mineral SPM dynamics in the English Channel using two complementary methods: remote-sensing by satellites and numerical modelling. Firstly, MODIS and MERIS satellite images processed by the IFREMER semi-analytical algorithm and describing non-algal SPM, are analysed to build three statistical models which are able to estimate near-surface SPM using simple variables, e.g., tidal coefficient, significant wave height and mean chlorophyll-a concentration. Secondly, the three-dimensional hydrosedimentary model ROMS (Regional Ocean Modeling System) is applied in the English Channel. It considers tidal forcing along open boundaries, wind stress at the sea-surface, wave-current interactions in the bottom boundary layer and realistic heterogeneous bottom sediments. Results of the more sophisticated statistical model is also used to impose SPM concentrations at open boundaries. Sensitivity tests on SPM boundary conditions show the importance of prescribing realistic sediment concentrations to improve the model predictions. Biological influences on mineral SPM are also tested using settling velocity and critical shear stress for erosion which vary with seasons. Both statistical and numerical models highlight and locate respective influences of tide, waves and biology on mineral SPM. Numerical predictions indicate that near-surface SPM is mainly composed of silts (>70%). Near-surface suspended silts come largely from seabed resuspension alongshore in the Eastern Channel and from the open boundaries of our limited-area coastal model at the West of Cotentin Peninsula and offshore. Near-surface SPM variations are investigated at semi-diurnal, neap-spring tidal cycle time scales and during a wave event. Finally, dynamics of sediments in the turbidity maximum zone around the Isle of Wight is examined depending on hydrodynamical conditions in order to distinguish the role played by advection and local erosion/settling processes in this area. Keywords: Suspended particulate matter, satellite, remote-sensing, modelling, English Channel, sediments, turbidity, tide, wave
L'étude des matières en suspension (MES) minérales est essentielle pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes en Manche : les MES influencent la pénétration de la lumière dans la colonne d'eau, paramètre clé pour la production biologique, et sont susceptibles de transporter des polluants et nutriments. Lors de ce travail, la dynamique des MES minérales de surface en Manche est étudiée à l'aide de deux méthodes complémentaires : l'observation par satellite et la modélisation numérique tridimensionnelle. Dans un premier temps, les images satellite MODIS et MERIS, traitées par l'algorithme semi-analytique développé par l'IFREMER et représentant les MES non-algales de surface, sont analysées afin d'élaborer trois modèles statistiques permettant d'estimer la MES de surface en fonction de variables basiques telles que le coefficient de marée, la hauteur significative des vagues et la concentration moyenne en chlorophylle-a. Dans un deuxième temps, le modèle hydrosédimentaire multiclasse tridimensionnel ROMS (Regional Ocean Modeling System) est implémenté en Manche. Il prend en considération le forçage par la marée aux frontières ouvertes, la contrainte exercée par le vent à la surface de la mer, l'interaction houle-courant en couche limite de fond et l’hétérogénéité spatiale réaliste du lit sédimentaire. Les résultats du modèle statistique le plus sophistiqué sont également utilisés pour forcer la concentration en MES aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Des tests de sensibilité sur les conditions limites montrent l'importance de considérer de manière réaliste les sédiments entrant en Manche par les frontières ouvertes lors de la modélisation numérique. L'influence de la biologie sur les MES minérales est testée en utilisant une formulation de la vitesse de chute et de la contrainte critique d'érosion variant saisonnièrement. Grâce à ces deux outils associés, les influences respectives de la marée, de la houle et de la biologie sur les MES minérales sont mises en avant et localisées en Manche. Le modèle numérique prédit que les MES de surface sont composées principalement de silts (>70%). Les silts en suspension en surface proviennent majoritairement du lit sédimentaire près des côtes en Manche orientale et des frontières ouvertes du domaine de calcul à l'ouest de la presqu'île du Cotentin et au large en Manche centrale et orientale. Les variations des MES de surface sont ensuite étudiées aux échelles des cycles de marée semi-diurnes, vive-eau/morte-eau et autour d'un épisode de houles. Enfin, l'évolution de la concentration de sédiments dans la zone de forte turbidité autour de l'île de Wight peut être analysée suivant les conditions hydrodynamiques afin d'évaluer les rôles respectifs des processus locaux d'érosion/dépot et d'advection dans la génération de ces turbidités remarquables. Mots-clés : Matière en suspension, télédétection, satellite, modélisation, Manche, sédiments, turbidité, marée, houle

Droits : 2013 UBO
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/24884.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/

Éditeur(s) : HAL CCSD Oxford University Press (OUP)
Résumé : International audience
Previous work has demonstrated that geoelectrical measurements, acquired either along the Earth’s surface or in boreholes, can be sensitive to the presence of fractures. However, a lack of numerical approaches that are well suited to modelling electric current flow in fractured media prevents us from systematically exploring the links between geoelectrical measurements and fractured rock properties. To address this issue, we present a highly computationally efficient methodology for the numerical simulation of geoelectrical data in 2.5-D in complex fractured domains. Our approach is based upon a discrete-dual-porosity formulation, whereby the fractures and rock matrix are treated separately and coupled through the exchange of electric current between them. We first validate our methodology against standard analytical and finite-element solutions. Subsequent use of the approach to simulate geoelectrical data for a variety of different fracture configurations demonstrates the sensitivity of these data to important parameters such as the fracture density, depth, and orientation.
ISSN: 0956-540X

hal-01622151
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622151
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622151/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622151/file/sanzGJI2017.pdf
DOI : 10.1093/gji/ggx080

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The present PhD thesis is devoted to the numerical simulation and analysis of shear on cohesive granular materials. In the framework of the Contact Dynamics method, we developed a model of cohesive bonding, which mimics cohesion by cementation. This model involves three contact strength parameters (a tensile strength, a coefficient of sliding friction, and a coefficient of rolling friction) as well as a local criterion, which controls the creation and the breaking of cohesive bonds. All contacts are cohesive at the beginning of the numerical simulations, and contact rupture leads to an irreversible loss of tensile strength (debonding). We varied systematically the three contact strength parameters and studied their influence on the shear strength, the dilatancy, and the microstructure of the granular media. Our results show that internal friction and macroscopic tensile strength have different origins at the contact scale. We also find that the microstructure of the granular media, when sheared at the steady state (also known as the `critical state"), is strongly affected by the local coefficients of sliding and rolling friction. In particular, the mechanical role of the weak network changes with these two contact parameters, which results from the formation of a new structure of force transmission. On the other hand, we also applied the same numerical simulation method to the simulation of landslides. We developed a methodology, which takes into account the initial morphology of the hillslope, the strength of geomaterials, and a triggering factor, integrating in the same model the initiation and propagation phases of the landslide. To illustrate this methodology, we applied it to the simulation of a hypothetical example of avalanche triggered by the progressive rise of a water table.
Ce travail de thèse porte sur la modélisation numérique et l'analyse du cisaillement dans les milieux granulaires cohésifs. Dans le cadre de la méthode de la Dynamique des Contacts, nous avons développé un modèle de cohésion qui cherche à imiter la cohésion par cimentation. Ce modèle fait intervenir trois paramètres de résistance au niveau des contacts (une résistance à la traction, un coefficient de frottement de glissement, et un coefficient de frottement de roulement) ainsi qu'un critère de création et de rupture des liens cohésifs. Les contacts sont cohésifs au début des simulations et leur rupture entraîne la perte irréversible de la résistance à la traction. Nous avons fait varier les trois paramètres microscopiques et nous avons étudié leur influence dans la résistance au cisaillement, la dilatance, et la microstructure du milieu. Nos résultats montrent que le frottement interne et l'adhésion macroscopiques ont des origines microscopiques différentes. Nous observons aussi que la microstructure du milieu cisaillé à l'état stationnaire (aussi connu comme ``l'état critique") est fortement affectée par l'angle de frottement et la résistance au roulement au niveau des contacts. En particulier, le rôle mécanique du réseau faible change avec ces deux paramètres microscopiques, ce qui résulte de la formation d'une nouvelle structure de transmission de forces. D'autre part, nous avons appliqué cette méthode de simulation numérique à l'étude d'un processus naturel : les glissements de terrain. Nous avons développé une méthodologie qui tient compte de la morphologie initiale du système, de la résistance des géomatériaux, et d'un mécanisme de déclanchement, ce qui permet d'intégrer dans le même modèle les phases d'initiation et de propagation du glissement. Pour illustrer cette méthodologie, nous l'avons appliquée à la modélisation d'un exemple hypothétique d'avalanche déclenchée par la montée progressive du niveau d'une nappe d'eau.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00311303

tel-00311303
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00311303
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00311303/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00311303/file/these_estrada.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD AGU and the Geochemical Society
Résumé : International audience
1] Recent statistical analysis by Lallemand et al. (2008) of subduction zone parameters revealed that the back-arc deformation mode depends on the combination between the subducting (nu(sub)) and upper (nu(up)) plate velocities. No significant strain is recorded in the arc area if plate kinematics verifies nu(up) = 0.5 vsub - 2.3 (cm/a) in the HS3 reference frame. Arc spreading ( shortening) occurs if nu(up) is greater ( lower) than the preceding relationship. We test this statistical law with numerical models of subduction, by applying constant plate velocities far away from the subduction zone. The subducting lithosphere is free to deform at all depths. We quantify the force applied on the two converging plates to sustain constant surface velocities. The simulated rheology combined viscous (non-Newtonian) and brittle behaviors, and depends on water content. The influence of subduction rate vs is first studied for a fixed upper plate. After 950 km of convergence ( steady state slab pull), the transition from extensional to compressive stresses in the upper plate occurs for vs similar to 1.4 cm/a. The effect of upper plate velocity is then tested at constant subduction rate. Upper plate retreat ( advance) with respect to the trench increases extension ( compression) in the arc lithosphere and increases ( decreases) the subducting plate dip. Our modeling confirms the statistical kinematic relationship between vsub and nu(up) that describes the transition from extensional to compressive stresses in the arc lithosphere, even if the modeled law is shifted toward higher rates of upper plate retreat, using our set of physical parameters ( e. g., 100 km thick subducting oceanic plate) and short- term simulations. Our results make valid the choice of the HS3 reference frame for assessing plate velocity influence on arc tectonic regime. The subduction model suggests that friction along the interplate contact and the mantle Stokes reaction could be the two main forces competing against slab pull for upper mantle subductions. Besides, our simulations show that the arc deformation mode is strongly time dependent.
ISSN: 1525-2027

hal-00412328
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00412328
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00412328/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00412328/file/arcayG32008.pdf
DOI : 10.1029/2007GC001875

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
In this paper we present a new local remeshing algorithm that is dedicated to the problem of erosion in finite element models whose grid follows the movement of the free surface. The method, which we name Surface Lagrangian Remeshing (SLR), is adapted to 2D Lagrangian models which couple surface erosion with deformation of Earth materials. The remeshing procedure preserves nodes defining the surface submitted to erosion and removes nodes belonging to surface elements whose internal angles or area is critically low. This algorithm is ideally suited to track long term surface evolution. To validate the method we perform a set of numerical tests, using triangular finite elements, which compare the results obtained with the SLR algorithm with global remeshing and with analytical results. The results show good agreements with analytical solutions. Interpolation errors associated with remeshing are generated locally and numerical diffusion is restricted to the remeshed domain itself. In addition this method is computationally costless compared to classical global remeshing algorithm. We propose to couple the SLR method with the Dynamical Lagrangian Remeshing (DLR) algorithm to enable local remeshing only of Lagrangian models coupling large deformation of Earth materials with large erosion.
ISSN: 0098-3004

hal-00639472
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00639472
DOI : 10.1016/j.cageo.2010.05.023

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : When the upper crust below the mountain ranges shows crustal extension with a direction collinear to the convergence direction, it is generally accepted that it is the result of gravitational collapse. However, recent studies challenge this paradigm by showing that erosion induces uplift and extension in the central part of the low convergent mountain ranges. In this study, we investigate the impact of denudation on the seismotectonic regime of mountain ranges.In order to identify a relationship between seismotectonic regime and erosion, the first part of this work presents a compilation of data in the mountain ranges. Based on these observations, a simple kinematic model is proposed to predict the seismotectonic regime of the study ranges.For low convergence rate and moderate mean elevation ranges, this model predicts an extension regime when the denudation rate is 15% higher than the convergence rate.The second part is devoted to the development of thermomechanical 2D finite element models to study the impact of surface processes on the deformation of the Pyrenees. The results show that the isostatic response to erosion reactivates pre-existing structures. The kinematics of an inherited fault plane can be predicted due to the gradient of the horizontal surface velocity profile. Thus, a plane located in the eroded zone is reactivated in normal fault when near the border of the erosion area, this same plane is reactivated in reverse fault. These results suggest that the current deformation in the North Pyrenean Zone could be the result of surface processes.Given the small number of studies quantifying erosion rates in the Pyrenees, the models developed in the second part suffer from high uncertainty. To remedy this, we study the central Pyrenees through a study that combines two types of data : watershed denudation rates from cosmogenic isotopes concentration, and incision rates from sediments buried in the karst. These results are presented in chapter 3. Denudation profiles obtained are consistent with reactivation of a normal fault plane located in the North Zone of the Central Pyrenees.From our study in the Pyrenees, a good correlation appears between the value of the rate of erosion and the glacier occupation. Given that the glaciers where more developed in the Alps, it raises the question of the impact of the late-würmian deglaciation on the present deformation of this range. A numerical model detailing this relationship is presented in the fourth chapter. Theresults show that deglaciation of the western Alps is controlled by the rheological heterogeneity of the crust. Some of our models predict uplift rates consistent with those highlighted by geodesy.
Lorsque l’extension de la croûte sous les parties hautes des chaînes de montagnes est colinéaire à la direction de convergence, il est traditionnellement admis que le moteur est l’effondrement gravitaire. Pourtant, des études récentes remettent en cause ce paradigme en montrant que l’érosion induit un soulèvement et de l’extension dans la partie centrale des chaînes de montagne à faible taux de convergence. L’objectif de notre étude est d’étudier l’impact de la dénudation de la topographie sur le régime sismo-tectonique des chaînes de montagnes.La première partie de ce travail présente une compilation de données dans les chaînes de montagnes afin de dégager des relations entre régime sismo-tectonique et érosion. Sur la base de ces observations, un modèle cinématique simple permettant de prévoir le régime de la chaîne est proposé. Ainsi, pour les chaînes à faible taux de convergence et d’élévation moyenne, ce modèleprédit de l’extension lorsque le taux de dénudation est 15% plus élevé que le taux de convergence.La deuxième partie est consacrée au développement d’un modèle thermo-mécanique 2D en éléments finis pour étudier l’impact des processus de surface sur la déformation des Pyrénées.Les résultats montrent que la réponse isostatique à l’érosion permet de réactiver des structurespré-existantes. La cinématique d’un plan de faille hérité peut être prédite grâce au gradient du profil des vitesses de surface horizontales. Ainsi, un plan situé dans la zone d’érosion est réactivé en faille normale alors qu’en bordure de cette zone une faille est réactivée en régime inverse. Ces résultats suggèrent que la déformation actuelle des Pyrénées pourrait être la conséquence d’unprocessus d’érosion.Compte tenu du faible nombre d’études quantifiant les taux d’érosion dans les Pyrénées, les modèles développés dans la deuxième partie souffrent d’une forte incertitude. Pour y remédier, nous avons cherché à les quantifier dans les Pyrénées Centrales grâce à une étude qui combine deux types de données : taux de dénudation des bassins versants à partir des isotopes cosmogéniques, et vitesses d’incision à partir des sédiments piégés dans les karsts. Ces résultats sontprésentés dans la troisième partie. Les profils de dénudation obtenus sont compatibles avec unrejeu en faille normale d’un plan situé dans la Zone Nord Pyrénéenne des Pyrénées Centrales.Notre étude dans les Pyrénées, montre une bonne corrélation entre la valeur du taux d’érosion et la cartographie de l’occupation glaciaire. Les glaciers ayant été plus développés dans les Alpes, cela pose la question de l’impact de la déglaciation tardi-Wurmienne sur la déformation actuelle de cette chaîne. Un modèle numérique détaillant cette relation est présenté dans le quatrième chapitre. Les résultats montrent que la déglaciation des Alpes occidentales est contrôléepar l’hétérogénéité rhéologique de la croute. Certains de nos modèles prédisent des vitesses de surrection compatibles avec celles mises en évidence par la géodésie.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333

tel-01262333
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333/file/these-Genti-2015-postjury.pdf

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 Geological Society of London
Résumé : We have applied transmission electron microscopy (TEM) analyses coupled with viscoplastic self-consistent (VPSC) numerical modelling to identify the active slip systems and to better understand the crystal preferred orientation (CPO) development of the Torridon quartz mylonite (NW Scotland). TEM analyses showed evidence of activation of 1/3〈a〉{π′}, 1/3〈a〉{z} and possible 〈a〉(c) slip systems, as well as dislocation climb and dynamic recrystallization. All the CPOs generated by VPSC models share common characteristics with the Torridon quartz mylonite, but only Models 2 and 3 reproduce the [c]-axes maxima at low angle (<20°) to the foliation pole along the YZ plane, as observed in the mylonite. In Model 2, this concentration only occurs at γ≥2.6, whereas in Model 3 this maxima occurs at lower shear strains. The models that start with a previous preferred orientation acquire very strong CPOs after small-imposed strains, followed by the rapid rotation of the fabric in relation to the new imposed finite strain axes. The combined activation of 〈a〉{π′}, 〈a〉{z} and possibly 〈a〉(c) slip systems, as demonstrated by TEM analyses, suggests that the VPSC model that best predicts CPO development in the Torridon quartz mylonite is Model 2, where the critical resolved shear stress (CRSS) of 〈a〉{π/π′} is assumed to be slightly stronger than 〈a〉(c).
Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics: Microstructures, Mechanics and Anisotropy

hal-00688840
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00688840

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) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Transmission electron microscopy observations on olivine crystals deformed at moderate (≤1273 K) temperature evidenced dislocations interactions explaining the hardening observed in the experiments, but also recovery mechanisms by the absorption or emission of point defects. Thus we investigate the possibility that, at geological strain-rates, these recovery processes allow steady-state deformation by dislocation creep at low to moderate temperatures in the lithospheric mantle. We test this hypothesis using a 2.5-D dislocation dynamics (DD) model, which combines dislocation glide and recovery by climb. This model shows that diffusion-controlled recovery processes allow for steady-state deformation by dislocation creep in the lithospheric mantle at stresses <500 MPa. For stresses of 50–200 MPa, steady-state strain-rates of 10−15 s−110−15 s−1 may be attained at temperatures as low as 900 K. Fitting of the DD model produces a flow law, which represents a lower bound for the lithospheric mantle strength, since the models describe the deformation of an olivine single crystal in an easy slip orientation. Comparison of strain-rates and Moho temperatures inferred for different geodynamic environments and the predictions of this model-based flow law implies, nevertheless, that, except in incipient rifts, most of the observed deformation may be produced by stress levels ≤200 MPa, consistent with those inferred to be produced by convection. This convergence suggests that the present models, which explicitly calculate the time-dependent dislocation dynamics, may provide a correct first order estimate of the mechanical behaviour of the lithospheric mantle, which cannot be derived directly from any existing data.
ISSN: 0012-821X

hal-01277178
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01277178
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01277178/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01277178/file/Boioli.pdf
DOI : 10.1016/j.epsl.2015.10.012

Éditeur(s) : Blackwell science
Résumé : This paper deals with the design of modelling tools suitable for investigating the consequences of alternative policies on the dynamics of resources and fisheries, such as the evaluation of marine protected areas (MPA). We first review the numerous models that have been developed for this purpose, and compare them from several standpoints: population modelling, exploitation modelling and management measure modelling. We then present a generic fisheries simulation model, Integration of Spatial Information for FISHeries simulation (ISIS-Fish). This spatially explicit model allows quantitative policy screening for fisheries with mixed-species harvests. It may be used to investigate the effects of combined management scenarios including a variety of policies: total allowable catch (TAC), licenses, gear restrictions, MPA, etc. Fisher's response to management may be accounted for by means of decision rules conditioned on population and exploitation parameters. An application to a simple example illustrates the relevance of this kind of tool for policy screening, particularly in the case of mixed fisheries. Finally, the reviewed models and ISIS-Fish are discussed and confronted in the light of the underlying assumptions and model objectives. In the light of this discussion, we identify desirable features for fisheries simulation models aimed at policy evaluation, and particularly MPA evaluation.
Fish and Fisheries (1467-2960) (Blackwell science), 2005-12 , Vol. 6 , N. 4 , P. 307-349

Droits : 2005 Blackwell Publishing, Inc
http://archimer.ifremer.fr/doc/2005/publication-1031.pdf
DOI:10.1111/j.1467-2979.2005.00199.x
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/1031/

Résumé : Cette thèse concerne la modélisation des dynamiques de maladies foliaires de cultures pérennes tropicales à différentes échelles spatiales. Cette approche de modélisation est appliquée à la cercosporiose noire du bananier. Il s’agit d’explorer et de déterminer les paramètres environnementaux et de résistance de l’hôte ayant une influence significative sur la dynamique spatiotemporelle de la maladie et d’apporter des éléments associés au contrôle de la cercosporiose noire.Deux modèles ont été développés dans le cadre de cette thèse. La dynamique épidémiologique au niveau de la plante est décrite par un modèle mécaniste décomposé en un modèle de croissance de la plante et un module épidémiologique décrivant le cycle épidémique du pathogène. L’architecture du bananier est prise en compte par le biais de compartiments foliaires positionnés dans l’espace. Le modèle a été validé par un jeu de données indépendant. Les expérimentations numériques et l’analyse de sensibilité du modèle réalisées par les méthodes de Morris et de e-FAST ont permis de mieux comprendre le fonctionnement épidémique de cette maladie et d’identifier les paramètres influant le plus la dynamique épidémique en particulier la vitesse d’extension des lésions, la durée d’incubation et l’efficacité d’infection .L’approche bayésienne a permis de prendre en compte l’information a priori disponible pour ces trois paramètres sur lesquels a porté l’inférence statistique. L’analyse de sensibilité du modèle a également permis d’identifier l’influence de deux paramètres liés à la croissance de la plante : le nombre de feuilles sur une plante et le rythme d’émission foliaire Un modèle de dynamique spatio-temporelle de la cercosporiose noire a été développé à l’échelle d’un territoire à partir d’enquêtes effectuées enMartinique pendant la période d’invasion de cette maladie de septembre 2010 à mai 2012. Les données récoltées étant censurées, l’inférence des paramètres du modèle a été réalisée dans un cadre bayésien en utilisant un algorithme d’augmentation de données. Le modèle et l’inférence développés permettent de reconstruire la dynamique spatio-temporelle de l’invasion et de prédire la fin d’invasion sur le territoire.Les deux modèles de dynamiques spatio-temporelles développés à deux échelles spatiales différentes ont permis d’acquérir des informations importantes pour construire des outils de conception de méthode de contrôle de la cercosporiose noire des bananiers.
This thesis concerns the modeling of the dynamics of foliar diseases of tropical tree crops at different spatial scales. This modeling approach is applied to black Sigatoka of banana. It is to explore and determine the environmental parameters and host resistance has a significant influence on the spatiotemporal dynamics of the disease and to provide elements associated with the control of Sigatoka noire.Deux models were developed as part of this thesis. The epidemiological dynamics at the plant is described by a mechanistic model decomposed into a growth model of the plant and an epidemiological unit describing the pathogen epidemic cycle. The architecture of the banana is taken into account through foliar compartments positioned in space. The model was validated by an independent data set. Numerical experiments and model sensitivity analysis performed by the methods of Morris and e-FAST enabled to better understand the functioning of this epidemic disease and identify the parameters affecting the most dynamic epidemic especially speed extension of the lesions, the incubation period and efficiency of Bayesian .L'approche infection allowed to take into account prior information available for these three parameters that were the statistical inference. The model sensitivity analysis also identified the influence of two parameters related to plant growth: the number of leaves on a plant and rate of leaf emission A dynamic model of space-time Black Sigatoka has been developed at the scale of a territory from surveys enMartinique during the period of invasion of the disease from September 2010 to May 2012. The data collected being censored, inference of model parameters has was performed in a Bayesian framework, using a data augmentation algorithm. The model developed and inference possible to reconstruct the spatiotemporal dynamics of the invasion and predict the end of the invasion territoire.Les two spatio-temporal dynamics models developed at two different spatial scales has been gained important information for build tools design method of control of black Sigatoka of banana.

http://www.theses.fr/2015AGUY0835/document

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
We investigated the deformation mechanisms and the seismic properties of 10 eclogite samples from different localities (Alps, Norway, Mali and eastern China) through the analysis of their microstructures and lattice-preferred orientations (LPO). These samples are representative of various types and intensity of deformation under eclogitic metamorphic conditions. Omphacite and garnet LPO were determined from electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Garnet appears to be almost randomly oriented whereas omphacite develops strong LPO, characterized by the [001]-axes concentrated sub-parallel to the lineation, and the (010)-poles concentrated sub-perpendicular to the foliation. In order to analyze the deformation mechanisms that produced such omphacite LPO, we compare our observations to LPO simulated by viscoplastic self-consistent numerical models. A good fit to the measured LPO is obtained for models in which the dominant slip systems are 1/2h110i{11 ¯ 0}, [001] {110} and [001] (100). Dominant activation of these slip systems is in agreement with TEM studies of naturally deformed omphacite. Seismic properties of eclogite are calculated by combining the measured LPO and the single crystal elastic constants of omphacite and garnet. Although eclogite seismic anisotropies are very weak (less than 3% for both P-and S-wave), they are generally characterized by a maximum P-wave velocity sub-parallel to the lineation and by a minimum velocity approximately normal to foliation. The mean P-and S-wave velocities are high (respectively, 8.6 and 4.9 km/s). The S-wave anisotropy pattern displays complex relationships with the structural frame but the fast polarization plane generally tends to be parallel to the foliation. Calculated reflection coefficients show that an eclogite/crust interface is generally a good reflector (Rc > 0.1), whereas an eclogite body embedded in the upper mantle would be hardly detectable.
ISSN: 0040-1951

hal-01389715
http://hal.univ-reunion.fr/hal-01389715
http://hal.univ-reunion.fr/hal-01389715/document
http://hal.univ-reunion.fr/hal-01389715/file/Bascou_eclo-sismo_tphy2001_hal.pdf
DOI : 10.1016/S0040-1951(01)00156-1

Éditeur(s) : Soc Geol France
Résumé : The Lesser Antilles subduction zone has produced no recent strong thrust earthquakes, making it difficult to quantify the seismic hazard from such events. The Lesser Antilles arc has a low subduction rate and an accretionary wedge that is very wide at its southern end. To investigate the effect of the wedge on seismogenesis, numerical models of forearc thermal structure were constructed along six transects perpendicular to the arc in order to determine the thermally predicted width of the seismogenic zone. The geometry of each section is constrained by published seismic profiles and crustal models derived from gravity and seismic data and by earthquake hypocenters at depth. A major constraint on the deep part of the model is that mantle temperature beneath the volcanic arc should achieve a temperature of 1,100 degrees C to generate partial melts. Predicted surface heat flow is compared to the available heat flow observations. Thermal modeling results indicate a systematic southward increase in the width of the seismogenic zone, more than doubling in width from north to south and corresponding to a dramatic southward increase in forearc width (distance from the arc to the deformation front of the accretionary wedge). The minimum width of the seismogenic zone (distance between the intersections of the subduction interface with the 150 degrees C and 350 degrees C isotherms) increases from about 80 km, north of 16 degrees N, to 230 km, at 13 degrees N. The maximum width (between the 100 degrees C and 450 degrees C isotherms) ranges from about 150 km in the north to up to 320 km in the south. This large variation in the width of the seismogenic zone is a consequence of the increasing width of the accretionary wedge to the south, caused by the increased thickness of sediment on the subducting plate. There is good agreement between the thermally predicted seismogenic limits and the sparse distribution of recorded thrust earthquakes, which are observed only in the northern portion of the arc. Possible scenarios for mega-thrust earthquakes are discussed. Depending on the segment length (along-strike) of the rupture plane, the occurrence of an event of magnitude 8-9 cannot be excluded.
L’absence de grands séismes récents à mécanismes chevauchants dans la zone de subduction des Petites Antilles rend difficile l’évaluation de l’aléa sismique lié à de tels événements. L’arc des Petites Antilles est caractérisé par une faible vitesse de subduction et par la présence d’un prisme d’accrétion très développé à son extrémité méridionale. Afin d’évaluer les effets de la largeur de ce prisme sur la genèse des séismes, nous avons étudié six sections perpendiculaires à l’arc, du nord au sud de celui-ci, pour déterminer la largeur de la zone sismogène prédite par les modèles thermiques appliqués à chacune de ces coupes. La géométrie de ces dernières est contrainte par les profils sismiques publiés, par les modèles de structure crustale déduits des données gravitaires et sismiques, et enfin par la distribution des hypocentres des séismes. Un contrôle important permettant de tester la validité des modèles thermiques en profondeur est qu’une température minimale de 1 100oC, compatible avec la fusion partielle du manteau hydraté, doit être atteinte sous l’arc volcanique actif. Par ailleurs, le flux thermique en surface prédit par ces modèles doit être compatible avec les mesures de flux de chaleur. Les modèles thermiques retenus d’après ces critères montrent une augmentation du simple au double vers le sud de la largeur de la zone sismogène, qui correspond à un élargissement considérable de la taille du domaine avant-arc. En effet, la largeur minimale de la zone sismogène (définie comme la distance entre les intersections de l’interface des plaques avec les isothermes 150o et 350oC) augmente d’environ 80 km au nord de 16oN jusqu’à 230 km à 13oN. La largeur maximale de cette zone (définie par les intersections de l’interface avec les isothermes 100o et 450oC) augmente, quant à elle, d’environ 150 km au nord jusqu’à 320 km au sud de l’arc. Cette variation considérable est la conséquence de l’augmentation de la largeur du prisme d’accrétion, elle-même causée par l’accumulation croissante des sédiments déposés sur la plaque plongeante. Les largeurs de la zone sismogène prédites à l’aide des modèles thermiques sont en bon accord avec les rares données disponibles sur les séismes à mécanismes chevauchants dans la partie nord de l’arc. Les scénarios possibles relatifs à des méga-séismes de ce type n’excluent pas de futurs événements atteignant des magnitudes de 8 à 9.
Bulletin De La Societe Geologique De France (0037-9409) (Soc Geol France), 2013 , Vol. 184 , N. 1-2 , P. 47-59

Droits : 2013 Societe Geologique de France
http://archimer.ifremer.fr/doc/00140/25140/29432.pdf
DOI:10.2113/gssgfbull.184.1-2.47
http://archimer.ifremer.fr/doc/00140/25140/

Éditeur(s) : HAL CCSD Springer Verlag
Résumé : International audience
This paper presents a synthesis of a multidisciplinary study carried out along the Nîmes Roman aqueduct, located in the southeast part of France. The study was motivated by archaeologists attempting to explain the partial destructions of only one aerial bridge of the aqueduct (Pont de la Lône). Given its close proximity to the Nîmes seismically active fault, a possible seismic origin for the destructions was invoked. Seismologists and structural engineers thus carried out a variety of field and numerical investigations to test the seismic hypothesis. Supporting field evidence was found first along the aerial bridge section of the aqueduct: broken stalactites, arch warping, cracks and destruction of the bridge just above a breast wall shortly after its construction. Secondly, the underground part of the canal was analysed: irregularity in the thickness of calcite deposits of the canal walls, presence of numerous cracks, horizontal shift of the otherwise linear structure of the canal and presence of calcite twins in the deposits, found only where the canal crosses the Nîmes fault system. Numerical modelling and experimental results show that (1) only the Pont de la Lône would have suffered serious damage under seismic solicitation (assuming an M6 earthquake at 10 km distance). The second aerial bridge, the three levels arches Pont du Gard, an historical monument still standing today, would have suffered less damage, due to its very different fundamental frequency of around 0.4 Hz, far from the amplified seismic near-field spectrum; (2) the numerical models also show that a fall of the canal wall would require a higher magnitude event (M > 6); (3) the presence of calcite twinning requires a differential static stress of 4 MPa or greater, which can only be achieved very close to the fault rupture of a M > 6 earthquake; (4) finally, local surface rupturing of such a fault would also corroborate the hypothesis that the observed offset of the canal may be partly seismically induced. Although other possible origins for each individual evidence may not be excluded, the observed spatiotemporal concentration of architectural/geological anomalies together with the numerical results allow us to support a possible co-seismic origin for these disorders, indirectly attesting to the potential seismic activity (M > 6) of the nearby Nîmes fault. Furthermore, following the conclusions of archaeological studies, the disorders occurred between 250 and 350 year AD, thus providing timing for this possible seismic event, an essential parameter in seismic hazard analysis. These results validate the archaeo-seismological approach as a tool that may help improve the knowledge of major infrequent earthquakes in areas of moderate seismic activity.
ISSN: 0921-030X

hal-00379064
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00379064
DOI : 10.1007/s11069-008-9276-9

Éditeur(s) : Université Paris 7 – Denis Diderot
Résumé : Sea surface salinity (SSS) influences numerous oceanic phenomena, for instance surface water ventilation, deep water formation and thermohaline circulation. SSS also controls some ocean-atmosphere coupled processes, such as the intensity of freshwater flux and the penetration of heat flux and turbulence. Salinity is more difficult to measure than temperature from in situ surveys, which results in 20 times less data being currently available. Moreover, sea surface temperature (SST) is routinely estimated from satellites, which is not possible yet for SSS. Two space missions will fill this gap soon: SMOS from the European Space Agency and Aquarius/SAC-D from NASA and CONAE. To contribute to the SMOS project, we propose a method for estimating SSS from current satellite observations and for studying the mechanisms governing its variability. We developed a simplified model of the ocean mixed layer, based on the "slab mixed layer" formulation (Frankignoul et Hasselmann, 1977). This 2D horizontal model is implemented over the global ocean, using a near 100 km resolution, and integrated during a climatological year. Air-sea fluxes are taken from the ECMWF meteorological model (ERA40 reanalysis) and the surface currents are provided by altimeter data (SSALTO-DUACS analysis). The mixed layer depth (MLD) is derived from SST observations, using an original inversion technique. The MLD fields obtained from this inversion are well correlated to in situ estimates. This effective depth represents the air-sea fluxes penetration and ensures consistency between fluxes, les currents and SST. We first validate the simulation through examination of the heat balance in north-eastern Atlantic, by comparing to measurements and models from the POMME experiment. Then we study the salinity balance in the global domain, in terms of its geographical distribution and seasonal evolution. Equilibrium between the various processes appears generally more complex than for temperature. Noteworthy, the role of atmospheric flux is less predominant (22%), while geostrophic advection (33%) and diapycnal mixing (22%) contribute more strongly. Our results indicate this model succeeds in reconstructing SSS variability over most of the oceans. Daily SSS variations are also simulated, whereas they are not represented in current observed data at a global scale. Owing to its simplicity and fast computation, the model will be useful to the SMOS mission. It can help for the measurement calibration/validation and provide a first guess estimate to the sophisticated algorithm required for SSS restitution.
La salinité de surface des océans (SSS) influence de nombreux phénomènes océaniques, parmi lesquels la ventilation des eaux de surface, la formation d'eaux profondes et la circulation thermohaline. Elle détermine aussi certains processus couplés océan-atmosphère, notamment l'intensité du flux d'eau douce, la pénétration du flux de chaleur et de la turbulence. La mesure in situ de salinité est plus compliquée que celle de température, si bien qu'on dispose actuellement de 20 fois moins de données pour cette propriété. De plus, la température de surface (SST) est couramment estimée par satellite, ce qui n'est pas encore le cas de la SSS. Deux missions spatiales vont prochainement combler cette lacune : le satellite SMOS de l'Agence Spatiale Européenne et le satellite Aquarius/SAC-D de la NASA et de la CONAE. En préparation du projet SMOS, nous proposons une méthode pour estimer la SSS à partir des observations satellitaires actuelles et étudier les mécanismes de sa variabilité. Nous avons développé un modèle simplifié de couche mélangée océanique, basé sur la formulation "slab mixed layer" (Frankignoul et Hasselmann, 1977). Ce modèle 2D horizontal est implémenté sur l'océan global, avec une résolution proche de 100 km, et intégré au cours d'une année climatologique. Les flux air-mer proviennent du modèle météorologique ECMWF (réanalyse ERA40) et les courants de surface sont issus de l'altimétrie (analyse SSALTO-DUACS). La profondeur de la couche mélangée (MLD) est dérivée des observations de SST, grâce à une technique d'inversion originale. La MLD obtenue par inversion est bien corrélée aux estimations basées sur des données in situ. Cette profondeur effective représente la pénétration des flux air-mer et assure la cohérence entre les flux, les courants et la SST. La simulation est d'abord validée en examinant le bilan de chaleur dans l'Atlantique Nord-Est, par comparaison aux mesures et aux modèles de l'expérience POMME. Puis le bilan de salinité est étudié dans le domaine global, en termes de distribution géographique et d'évolution saisonnière. L'équilibre entre les différents processus est généralement plus complexe que pour la température. Notamment, le rôle du flux atmosphérique est moins prépondérant (22%), tandis que l'advection géostrophique (33%) et le mélange diapycnal (22%) contribuent fortement. Nos résultats montrent que ce modèle parvient à restituer la variabilité de la SSS sur la majeure partie des océans. Le modèle simule aussi les variations journalières de SSS, qui ne sont pas représentées à l'échelle globale dans les observations actuelles. Grâce à sa simplicité et à sa rapidité, le modèle pourra être utile dans le cadre de SMOS. Il pourra aider à la calibration/validation de la mesure et fournir une estimation a priori pour l'algorithme complexe nécessaire à la restitution de la SSS.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-2302.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2302/

Éditeur(s) : Copernicus Gesellschaft Mbh
Résumé : Deep-sea bivalves found at hydrothermal vents, cold seeps and organic falls are sustained by chemosynthetic bacteria which ensure part or all of their carbon nutrition. These symbioses are of prime importance for the functioning of the ecosystems. Similar symbioses occur in other bivalve species living in shallow and coastal reduced habitats worldwide. In recent years, several deep-sea species have been investigated from continental margins around Europe, West Africa, East America, the Gulf of Mexico, and from hydrothermal vents on the Mid-Atlantic Ridge. In parallel, numerous more easily accessible shallow marine species were studied. We here provide a summary of the current knowledge available on chemosymbiotic bivalves in the area ranging west-to-east from the Gulf of Mexico to Marmara Sea, and north-to-south from the Arctic to the Gulf of Guinea. Characteristics of symbioses in 51 species from the area are summarized for each of the five bivalve families documented to harbor chemosynthetic symbionts (Mytilidae, Vesicomyidae, Solemyidae, Thyasiridae and Lucinidae), and compared among families with special emphasis on ecology, life cycle, and connectivity. Chemosynthetic symbioses are a major adaptation to ecosystems and habitats exposed to reducing conditions, yet relatively little is known regarding their diversity and functioning apart from a few "model species" on which effort has focused over the last 30 yr. In the context of increasing concern about biodiversity and ecosystems, and increasing anthropogenic pressure on Oceans, we advocate for a better assessment of bivalve symbioses diversity in order to evaluate the capacities of these remarkable ecological and evolutionary units to withstand environmental change
Biogeosciences (1726-4170) (Copernicus Gesellschaft Mbh), 2013 , Vol. 10 , N. 5 , P. 3241-3267

Droits : Author(s) 2012. CC Attribution 3.0 License.
http://archimer.ifremer.fr/doc/00133/24417/22431.pdf
DOI:10.5194/bg-10-3241-2013
http://archimer.ifremer.fr/doc/00133/24417/

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