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International audience

This work reports on an all-fiber pulsed laser source for simultaneous remote sensing of C O 2 concentration and wind velocity in the 2.05 µm region. The source is based on a polarization-maintaining master oscillator power amplifier (MOPA) architecture. Two narrow-linewidth master oscillators for ON-line/OFF-line C O 2 differential absorption lidar operation alternately seed a four-stage amplifier chain at a fast switching rate up to 20 kHz. The MOPA architecture delivers laser pulses of 120 µJ energy, 200 ns duration (600 W peak power) at 20 kHz pulse repetition rate (2.4 W average power). The output linewidth is lower than 5 MHz, close to the pulse Fourier transform limit, and the beam quality factor is M 2 = 1.12 . The source also provides a pre-amplified 20 mW local oscillator with a relative intensity noise of − 160 d B / H z that ensures optimal performance for future coherent detection.

International audience; Mercury's tectonic history has been dominated by global contraction as the planet shrinks and cools. Previously, fault dips have been indirectly estimated by measuring offsets to the rims of craters displaced by fault movement. Here we present the first observations of a fault surface exposed in three dimensions, in this case within a volcanic vent. We use shadow measurements to determine the depth of the vent and have measured the dip of the fault as 28 AE5. This is towards the shallower end of previous dip estimates used to estimate global contraction. If it is representative, it suggests global contraction at the higher end (5.7-7.1 km) of previously published estimates.

Conférence en ligne auprès des professionnels de la trufficulture; National audience

Lighthouses represent an invaluable cultural and technical heritage that must be preserved as long as possible. This manuscript thesis focuses on the case of masonry lighthouses built over the coast, which are exposed to environmental actions but not to the wave action. These lighthouses, mostly built during the 19th century and until the beginning of the 20th century, show structural disorders. The aim of the thesis is to formulate a structural diagnosis method based on a structural health monitoring implemented on the structure. The case study of the research is the Ile Vierge lighthouse, currently being the tallest stone masonry lighthouse in Europe due to its 80.0m high. It was built between 1897 and 1902 on an island located at the West of Finistère with two local construction materials (granite and kersanton stones). In 2011, Service des Phares et Balises notices the presence of a vertical cracking pattern in the upper part of the tower. The cracks prevail over the entire height of the lantern's basement wall, where the lantern support is fixed by 16 metal embedded anchors. This thesis focuses to find the origin of cracks by data analyses from the structural health monitoring implemented on the lighthouse and to formulate a diagnosis methodology for this type of buildings. The hypotheses studied are wind actions as well as thermal actions on the structure. The multidisciplinary research method considers the mechanical characterization of rocks, the calculation of mechanical actions presents on the structure, the collection of data from the health structural monitoring and the statistical analysis by multivariable correlation. The opening crack is analyzed according with the actions considered. In addition, the approach exposes how cyclic thermal actions and fatigue phenomena can generate stresses close to the tensile strength of kersanton and therefore explain the crack vertical pattern.; Les phares représentent un patrimoine culturel et technique inestimable qu'il faut conserver le plus longtemps possible. La thèse se concentre sur le cas des phares en maçonnerie construits le long du littoral, exposés aux actions environnementales mais pas à l'action des vagues. Ces phares, construits pour la plupart au cours du 19ème siècle et jusqu'au tout début du 20ème siècle, présentent des désordres structurels. Le but de la thèse est de développer une méthode de diagnostic des pathologies observées sur la base d'un plan de surveillance mis en œuvre sur ouvrage. La thèse est construite sur une étude de cas : le phare de l'Ile Vierge qui est le plus haut phare en pierre d'Europe avec ses 80 m de hauteur. Il a été construit entre 1897 et 1902 sur un ilot situé à l'extrémité Ouest du Finistère avec deux pierres locales (granite et kersanton). En 2011, le Service des Phares et Balises de Brest a remarqué la présence d'un schéma de fissuration verticale en tête de la tour sur toute la hauteur du mur qui supporte la lanterne par l'intermédiaire de 16 montants métalliques encastrés sur la périphérie. Ces travaux de thèse ont pour objectif de trouver l'origine des fissures au moyen de l'analyse des données issues de l'instrumentation installée sur le phare pendant toute la recherche, et de formuler une méthodologie de diagnostic pour ce type d'ouvrage. Les hypothèses formulées et étudiées sont l'action du vent et l'action thermique. La méthode de recherche pluridisciplinaire inclut la caractérisation mécanique des roches, le calcul des actions mécaniques agissantes sur la structure, le recueil des données issues de l'instrumentation installée sur site et l'étude statistique par corrélation multivariable. La variation de l'ouverture des fissures est étudiée au regard des actions prises en compte. De plus, la démarche permet de démontrer comment les actions thermiques cycliques et les phénomènes de fatigue peuvent générer des contraintes proches de la résistance en traction du kersanton et donc expliquer l'apparition des fissures.

Lighthouses represent an invaluable cultural and technical heritage that must be preserved as long as possible. This manuscript thesis focuses on the case of masonry lighthouses built over the coast, which are exposed to environmental actions but not to the wave action. These lighthouses, mostly built during the 19th century and until the beginning of the 20th century, show structural disorders. The aim of the thesis is to formulate a structural diagnosis method based on a structural health monitoring implemented on the structure. The case study of the research is the Ile Vierge lighthouse, currently being the tallest stone masonry lighthouse in Europe due to its 80.0m high. It was built between 1897 and 1902 on an island located at the West of Finistère with two local construction materials (granite and kersanton stones). In 2011, Service des Phares et Balises notices the presence of a vertical cracking pattern in the upper part of the tower. The cracks prevail over the entire height of the lantern's basement wall, where the lantern support is fixed by 16 metal embedded anchors. This thesis focuses to find the origin of cracks by data analyses from the structural health monitoring implemented on the lighthouse and to formulate a diagnosis methodology for this type of buildings. The hypotheses studied are wind actions as well as thermal actions on the structure. The multidisciplinary research method considers the mechanical characterization of rocks, the calculation of mechanical actions presents on the structure, the collection of data from the health structural monitoring and the statistical analysis by multivariable correlation. The opening crack is analyzed according with the actions considered. In addition, the approach exposes how cyclic thermal actions and fatigue phenomena can generate stresses close to the tensile strength of kersanton and therefore explain the crack vertical pattern.; Les phares représentent un patrimoine culturel et technique inestimable qu'il faut conserver le plus longtemps possible. La thèse se concentre sur le cas des phares en maçonnerie construits le long du littoral, exposés aux actions environnementales mais pas à l'action des vagues. Ces phares, construits pour la plupart au cours du 19ème siècle et jusqu'au tout début du 20ème siècle, présentent des désordres structurels. Le but de la thèse est de développer une méthode de diagnostic des pathologies observées sur la base d'un plan de surveillance mis en œuvre sur ouvrage. La thèse est construite sur une étude de cas : le phare de l'Ile Vierge qui est le plus haut phare en pierre d'Europe avec ses 80 m de hauteur. Il a été construit entre 1897 et 1902 sur un ilot situé à l'extrémité Ouest du Finistère avec deux pierres locales (granite et kersanton). En 2011, le Service des Phares et Balises de Brest a remarqué la présence d'un schéma de fissuration verticale en tête de la tour sur toute la hauteur du mur qui supporte la lanterne par l'intermédiaire de 16 montants métalliques encastrés sur la périphérie. Ces travaux de thèse ont pour objectif de trouver l'origine des fissures au moyen de l'analyse des données issues de l'instrumentation installée sur le phare pendant toute la recherche, et de formuler une méthodologie de diagnostic pour ce type d'ouvrage. Les hypothèses formulées et étudiées sont l'action du vent et l'action thermique. La méthode de recherche pluridisciplinaire inclut la caractérisation mécanique des roches, le calcul des actions mécaniques agissantes sur la structure, le recueil des données issues de l'instrumentation installée sur site et l'étude statistique par corrélation multivariable. La variation de l'ouverture des fissures est étudiée au regard des actions prises en compte. De plus, la démarche permet de démontrer comment les actions thermiques cycliques et les phénomènes de fatigue peuvent générer des contraintes proches de la résistance en traction du kersanton et donc expliquer l'apparition des fissures.

Especially in the oil and gas industry, methane leaks threaten both safety and environment. The real-time monitoring of such plumes could prevent potential human or ecological disasters. In this context, one part of NAOMI project, involving TOTAL and ONERA, aims to develop remote sensing tools capable of locating (with a spatial resolution of 100 m) and characterize major methane leaks from a safety distance (1 km) on the field. To meet these specifications, the present work describes the study, design and performances assessments of a fiber lidar emitting in the near infrared (1.65 µm) : VEGA ("VEnt et GAz", French for "wind and gaz"). The choice of a coherent detection scheme allows to consider a dual-function system, able to simultaneously measure wind speed with Doppler shift (useful to assess plume dynamic) and methane concentration with the DIAL technique. In the lab, integrated-path measurements (target at 2.2 km) have shown, a first to our knowledge with a coherent lidar, VEGA's sensibility to methane. The accuracy of ambient level measurements (1.95 ± 0.26 ppm for 1 s averaging) is seen to be satisfying for the target application (involving much higher concentration). During a field campaign in 2018 (Lacq, France), the lidar has shown a good thermo-mechanical behaviour, justifying the choice of an all-fibered architecture. The use of several measurement procedures (simple, several laser lines of sight, several wavelengths) allowed VAGA to identify controlled methane leaks at 200 m (30 m resolution) in a wide range of flow rates (from 0.1 to 300 g.s-¹. During the campaign, the observed statistical errors, in the ±10 to 100ppm range for 1 s averaging, are in good agreement with theoretical models. Assessing these errors at greater distances shows, nonetheless, a need to improve the lidar (through mentioned improvement tracks) to reach an adequate precision at 1 km. Eventually, the basis for autonomous flow rate estimation, combining both wind and gas data, had been presented.; Les fuites de méthane soulèvent à la fois des problématiques environnementales et sécuritaires, particulièrement dans l'industrie pétrolière. Le contrôle de panaches en temps réel permettrait de prévenir d'éventuels drames humains et catastrophes écologiques. Dans ce contexte, un volet du projet NAOMI, impliquant TOTAL E&P et l'ONERA, vise à développer des instruments de télédétection capables de localiser (résolution spatiale de l'ordre de 100 m) et de caractériser les fuites majeures de méthane à une distance de sécurité (1 km) sur le terrain. Pour répondre à ce cahier des charges, ce travail de thèse décrit l'étude, la conception et la caractérisation d'un prototype lidar fibré, émettant dans le domaine proche infrarouge (1.65 µm) : VEGA (VEnt et GAz). L'utilisation d'un schéma de détection hétérodyne permet en effet d'envisager un système bi-fonction, capable de mesurer simultanément la vitesse du vent via le décalage Doppler (utile pour évaluer la dispersion d'un panache) et la concentration de méthane par la technique DIAL. Au laboratoire, des mesures intégrées (cible à 2.2 km) ont démontrée, pour la première fois à notre connaissance avec un lidar hétérodyne, la sensibilité de l'instrument au méthane. L'exactitude de ces estimations du niveau atmosphérique (1.95 ± 0.26 ppm en 1 s d'accumulation) s'avère satisfaisante pour l'application visée (impliquant une concentration très supérieure). La participation à une campagne de mesure en 2018 (à Lacq) a démontré le bon comportement du prototype lidar sur le terrain, justifiant le choix d'une architecture tout-fibré. L'utilisation de plusieurs stratégies de mesures (simples, multi lignes de visée, multi spectrale) a également souligné la capacité de VEGA à identifier et quantifier la concentration au sein de lâchers de méthane contrôlés, à environ 200 (résolution de 30 m) dans une gamme étendue de débit de 0.1 à 300 g.s-¹. Au cours de la campagne, les erreurs aléatoires observées, de l'ordre ± 10 - 100 ppm en 1 sec d'accumulation s'avèrent conformes aux modèles théoriques. Des extrapolations de la précision à des distances supérieures montrent toutefois la nécessité d'améliorer le prototype (au travers de pistes réalistes, identifiées dans ce document) pour atteindre une portée kilométrique. Finalement, les bases pour l'estimation autonome du flux, combinant les mesures gaz et vent , ont été posées

Especially in the oil and gas industry, methane leaks threaten both safety and environment. The real-time monitoring of such plumes could prevent potential human or ecological disasters. In this context, one part of NAOMI project, involving TOTAL and ONERA, aims to develop remote sensing tools capable of locating (with a spatial resolution of 100 m) and characterize major methane leaks from a safety distance (1 km) on the field. To meet these specifications, the present work describes the study, design and performances assessments of a fiber lidar emitting in the near infrared (1.65 µm) : VEGA ("VEnt et GAz", French for "wind and gaz"). The choice of a coherent detection scheme allows to consider a dual-function system, able to simultaneously measure wind speed with Doppler shift (useful to assess plume dynamic) and methane concentration with the DIAL technique. In the lab, integrated-path measurements (target at 2.2 km) have shown, a first to our knowledge with a coherent lidar, VEGA's sensibility to methane. The accuracy of ambient level measurements (1.95 ± 0.26 ppm for 1 s averaging) is seen to be satisfying for the target application (involving much higher concentration). During a field campaign in 2018 (Lacq, France), the lidar has shown a good thermo-mechanical behaviour, justifying the choice of an all-fibered architecture. The use of several measurement procedures (simple, several laser lines of sight, several wavelengths) allowed VAGA to identify controlled methane leaks at 200 m (30 m resolution) in a wide range of flow rates (from 0.1 to 300 g.s-¹. During the campaign, the observed statistical errors, in the ±10 to 100ppm range for 1 s averaging, are in good agreement with theoretical models. Assessing these errors at greater distances shows, nonetheless, a need to improve the lidar (through mentioned improvement tracks) to reach an adequate precision at 1 km. Eventually, the basis for autonomous flow rate estimation, combining both wind and gas data, had been presented.; Les fuites de méthane soulèvent à la fois des problématiques environnementales et sécuritaires, particulièrement dans l'industrie pétrolière. Le contrôle de panaches en temps réel permettrait de prévenir d'éventuels drames humains et catastrophes écologiques. Dans ce contexte, un volet du projet NAOMI, impliquant TOTAL E&P et l'ONERA, vise à développer des instruments de télédétection capables de localiser (résolution spatiale de l'ordre de 100 m) et de caractériser les fuites majeures de méthane à une distance de sécurité (1 km) sur le terrain. Pour répondre à ce cahier des charges, ce travail de thèse décrit l'étude, la conception et la caractérisation d'un prototype lidar fibré, émettant dans le domaine proche infrarouge (1.65 µm) : VEGA (VEnt et GAz). L'utilisation d'un schéma de détection hétérodyne permet en effet d'envisager un système bi-fonction, capable de mesurer simultanément la vitesse du vent via le décalage Doppler (utile pour évaluer la dispersion d'un panache) et la concentration de méthane par la technique DIAL. Au laboratoire, des mesures intégrées (cible à 2.2 km) ont démontrée, pour la première fois à notre connaissance avec un lidar hétérodyne, la sensibilité de l'instrument au méthane. L'exactitude de ces estimations du niveau atmosphérique (1.95 ± 0.26 ppm en 1 s d'accumulation) s'avère satisfaisante pour l'application visée (impliquant une concentration très supérieure). La participation à une campagne de mesure en 2018 (à Lacq) a démontré le bon comportement du prototype lidar sur le terrain, justifiant le choix d'une architecture tout-fibré. L'utilisation de plusieurs stratégies de mesures (simples, multi lignes de visée, multi spectrale) a également souligné la capacité de VEGA à identifier et quantifier la concentration au sein de lâchers de méthane contrôlés, à environ 200 (résolution de 30 m) dans une gamme étendue de débit de 0.1 à 300 g.s-¹. Au cours de la campagne, les erreurs aléatoires observées, de l'ordre ± 10 - 100 ppm en 1 sec d'accumulation s'avèrent conformes aux modèles théoriques. Des extrapolations de la précision à des distances supérieures montrent toutefois la nécessité d'améliorer le prototype (au travers de pistes réalistes, identifiées dans ce document) pour atteindre une portée kilométrique. Finalement, les bases pour l'estimation autonome du flux, combinant les mesures gaz et vent , ont été posées

Understanding evapotranspiration and its long-term trends is essential for water cycle studies, modeling and for water uses. Spatial and temporal analysis of evapotranspiration is therefore important for the management of water resources, particularly in the context of climate change. The objective of this study is to analyze the trend of reference evapotranspiration (ET0) as well as its sensitivity to climatic variables in the Senegal River basin. Mann-Kendall&rsquo, s test and Sen&rsquo, s slope were used to detect trends and amplitude changes in ET0 and climatic variables that most influence ET0. Results show a significant increase in annual ET0 for 32% of the watershed area over the 1984&ndash, 2017 period. A significant decrease in annual ET0 is observed for less than 1% of the basin area, mainly in the Sahelian zone. On a seasonal scale, ET0 increases significantly for 32% of the basin area during the dry season and decreases significantly for 4% of the basin during the rainy season. Annual maximum, minimum temperatures and relative humidity increase significantly for 68%, 81% and 37% of the basin, respectively. However, a significant decrease in wind speed is noted in the Sahelian part of the basin. The wind speed decrease and relative humidity increase lead to the decrease in ET0 and highlight a &ldquo, paradox of evaporation&rdquo, in the Sahelian part of the Senegal River basin. Sensitivity analysis reveals that, in the Senegal River basin, ET0 is more sensitive to relative humidity, maximum temperature and solar radiation.

Worldwide around 7 million annual deaths are due to air pollution. Among all pollutants, Ultrafine Particles (UFP) cause strong adverse effects. In this paper, the dispersion of UFP is studied in the wake of car models characterized by different rear slant angles (?). Velocities and UFP concentrations are collected in a wind tunnel. The influence of the flow topology on the dispersion of these UFP is discussed. The results indicate that its structure strongly influences their dispersion. Whatever the rear slant angle is, the size of the recirculation region is a key parameter governing the dispersion of these UFP. For ? ?= ?0°, the flow is almost symmetric and concentration levels are higher and homogeneous in the close wake. The recirculation region is the largest one. The dispersion is enhanced in both horizontal and spanwise directions. For ? ?= ?25°, the flow is attached on the rear slant leading to a strong downwash effect. The volume of the recirculation region is the smallest. Longitudinal vortices develop from the edges of car model entrapping particles. Particle Number Concentration field is no more symmetric. For ? ?= ?35°, results are almost similar to those obtained for ? ?= ?0°. Comparisons with previous studies are discussed and possible applications are suggested.; Dans le monde, environ 7 millions de décès annuels sont dus à la pollution de l'air. Parmi tous les polluants, les particules ultrafines (UFP) provoquent des effets négatifs importants. Dans cet article, la dispersion de l'UFP est étudiée dans le sillage des modèles de voitures caractérisé par différents angles d'inclinaison arrière. Les vitesses et les concentrations d'UFP sont recueillies dans une soufflerie. L'influence de la topologie de l'écoulement sur la dispersion de ces UFP est discutée. Les résultats indiquent que son La structure influence fortement leur dispersion. Quel que soit l'angle d'inclinaison arrière, la taille de la zone de recirculation est un paramètre clé régissant la dispersion de ces UFP. Pour ? ? 0_, le flux est presque symétrique et la concentration sont plus élevés et homogènes dans le sillage proche. La région de recirculation est la plus grande. Le site La dispersion est améliorée à la fois dans le sens horizontal et dans le sens de l'envergure. Pour ? ? 25_, le flux est attaché à l'arrière ce qui entraîne un fort effet d'entraînement. Le volume de la zone de recirculation est le plus petit. Longitudinal Les tourbillons se développent à partir des bords des modèles de voitures en emprisonnant des particules. Le champ de concentration du nombre de particules n'est plus symétrique. Pour ? ? 35_, les résultats sont presque similaires à ceux obtenus pour ? ? 0_. Comparaisons avec les études précédentes sont discutées et des applications possibles sont suggérées.

Ports are presents on all maritime and river fronts of the world, and represent major interfaces in the development of territories. The natural siltation of these calm areas can obstruct waterways and prevent these infrastructures from fulfilling their primary function as a shelter for boats. This often involves the implementation of expensive and time-consuming dredging operations to restore depths compatible with navigation. Les Minimes marina (La Rochelle, France), which is one of the largest marinas on the Atlantic coast, is not spared by this phenomenon and requires dredging activities for a large part of the year. In response to this problem, the marina and La Rochelle University, has wanted to understand better the natural environment and the processes leading to the accumulation of sediments in the marina. By combining an instrumental in situ approach with operational numerical modelling, the objective of this thesis was, therefore, to characterise the hydro-sedimentary dynamics of the area. Quantification of the impact of floating structures (boats, pontoons) on marina hydrodynamics was firstly carried out. The second field of study aimed to study the circulation of water masses and their renewal about the effect of wind and tide. The observations collected made it possible to study spatial and temporal sediment dynamics, under the action of wind, tide and waves. Thus, numerous siltation control measures have been implemented and analysed to provide solutions and research perspectives in view with siltation and dredging management.; Présents sur toutes les façades maritimes et fluviales du monde, les ports sont aujourd’hui des interfaces majeures du développement des territoires. L’envasement naturel de ces zones calmes peut obstruer les voies navigables et empêcher ces infrastructures de jouer leur fonction primaire d’abri pour les bateaux. Cela implique souvent la mise en œuvre de travaux de dragages onéreux et chronophages, afin de retrouver des profondeurs compatibles avec la navigation. Le port des Minimes (La Rochelle, France), qui est un des plus gros ports de plaisance de la façade Atlantique, n’est pas épargné par ce phénomène et requiert des activités de dragage huit mois par an. Face à cette problématique, le port de plaisance et La Rochelle Université ont eu la volonté de mieux comprendre la dynamique du milieu et les processus menant à l’accumulation de sédiments sur le site des Minimes. En combinant une approche instrumentale in situ à une modélisation numérique opérationnelle, l’objectif de ce travail de thèse a donc consisté à caractériser la dynamique hydro-sédimentaire de cet espace littoral anthropisé. Une quantification de l’impact des structures flottantes (bateaux, pontons) sur l’hydrodynamique portuaire, a tout d’abord été menée. Le second champ d’étude a visé à décrire la circulation des masses d’eaux et leur renouvellement sous l’action du vent et de la marée. Les observations récoltées ont permis d’étudier la dynamique sédimentaire spatiale et temporelle, en lien avec l’action du vent, de la marée et des vagues. Plusieurs scénarios de lutte contre l’envasement ont été mis en place et analysés dans le but de fournir des éléments de réponse et pistes de recherche sur la gestion de l’envasement et du dragage associé.

Ports are presents on all maritime and river fronts of the world, and represent major interfaces in the development of territories. The natural siltation of these calm areas can obstruct waterways and prevent these infrastructures from fulfilling their primary function as a shelter for boats. This often involves the implementation of expensive and time-consuming dredging operations to restore depths compatible with navigation. Les Minimes marina (La Rochelle, France), which is one of the largest marinas on the Atlantic coast, is not spared by this phenomenon and requires dredging activities for a large part of the year. In response to this problem, the marina and La Rochelle University, has wanted to understand better the natural environment and the processes leading to the accumulation of sediments in the marina. By combining an instrumental in situ approach with operational numerical modelling, the objective of this thesis was, therefore, to characterise the hydro-sedimentary dynamics of the area. Quantification of the impact of floating structures (boats, pontoons) on marina hydrodynamics was firstly carried out. The second field of study aimed to study the circulation of water masses and their renewal about the effect of wind and tide. The observations collected made it possible to study spatial and temporal sediment dynamics, under the action of wind, tide and waves. Thus, numerous siltation control measures have been implemented and analysed to provide solutions and research perspectives in view with siltation and dredging management.; Présents sur toutes les façades maritimes et fluviales du monde, les ports sont aujourd’hui des interfaces majeures du développement des territoires. L’envasement naturel de ces zones calmes peut obstruer les voies navigables et empêcher ces infrastructures de jouer leur fonction primaire d’abri pour les bateaux. Cela implique souvent la mise en œuvre de travaux de dragages onéreux et chronophages, afin de retrouver des profondeurs compatibles avec la navigation. Le port des Minimes (La Rochelle, France), qui est un des plus gros ports de plaisance de la façade Atlantique, n’est pas épargné par ce phénomène et requiert des activités de dragage huit mois par an. Face à cette problématique, le port de plaisance et La Rochelle Université ont eu la volonté de mieux comprendre la dynamique du milieu et les processus menant à l’accumulation de sédiments sur le site des Minimes. En combinant une approche instrumentale in situ à une modélisation numérique opérationnelle, l’objectif de ce travail de thèse a donc consisté à caractériser la dynamique hydro-sédimentaire de cet espace littoral anthropisé. Une quantification de l’impact des structures flottantes (bateaux, pontons) sur l’hydrodynamique portuaire, a tout d’abord été menée. Le second champ d’étude a visé à décrire la circulation des masses d’eaux et leur renouvellement sous l’action du vent et de la marée. Les observations récoltées ont permis d’étudier la dynamique sédimentaire spatiale et temporelle, en lien avec l’action du vent, de la marée et des vagues. Plusieurs scénarios de lutte contre l’envasement ont été mis en place et analysés dans le but de fournir des éléments de réponse et pistes de recherche sur la gestion de l’envasement et du dragage associé.

Croitre dans le vent : de la mécanoperception aux réponses de croissance de l'arbre. Journee Technique EchoPaysage "Arbres et Sécurité, de la santé des citadins à la gestion des risques de rupture"

The 12th International Workshop on Structural Health Monitoring : IWSHM 2019 September 10-12, 2019, Stanford, California, USA, STANFORD, ETATS-UNIS, 10-/09/2019 - 12/09/2019; Design rules in normative documents provide additional capacity to structures by using safety coefficients and considering the worst cases of loads that in most cases never occur during the life of a structure. This extra capacity allows not only to stay on a safe side during the design operational period of structures but also to re-estimate and to extend their possible operational life. One of the most appropriate ways to estimate the remaining life of an existing structure is the extrapolation of monitored actions or load effects in critical details. The main objective of the current study is the assessment of the reliability of the steel orthotropic deck of a viaduct at the end of its design life based on limited data for traffic and static wind actions. The object of study is the Millau viaduct, a cable-stayed bridge located in Southern France, which is exposed to both, heavy traffic loads and wind loading among other actions. Monitoring data used for traffic are provided from the bridge weigh-in-motion system and include six months of data for the more loaded side of the bridge. Wind velocity and directions for the same period are taken from the structural health monitoring system of the viaduct and the nearest weather station. The methodology is based on fitting the generalized Pareto distribution to extreme stresses induced by traffic actions and by wind in order to obtain return levels at the end of the 120 years design live. Reliability indexes for the most critical part of the deck are calculated for both types of load effects separately and for their combination. Moreover, the comparison between models based on data from monitoring and on European standard models is shown.

The southern end of the Canary current system comprises of an original upwelling center that has so far received little attention. This Ph.D. Thesis focuses on the dynamical functioning of the Southern Senegal-Gambia Upwelling Center (SSUC). We are interested in the upwelling circulation and thermohaline structure on the shelf between the coastline and 100-200 km offshore. Our focus is on the upwelling period (November to May). The main originality of the SSUC compared to other upwelling centers stems from its conti-nental shelf that is broad and shallow (20–30 m over tens of kilometers). The normal state of the system comprises the classical upwelling front but also a well-defined inner-shelf front that separates cold upwelled waters from nearshore warmer waters. We investigate its dynamical functioning using analysed satellite images, in situ data and state-of-the- art 3D numerical simulations. Through a fine-scale analysis of the physical conditions of the SSUC, this work poses the basis of an integrated approach to the Senegalese marine environment functioning. A first part of results is based on the careful examinations and analysis of over 1500 satellite images of sea surface temperature scenes contextualized with respect to wind conditions. Analysis confirm the regularity and stability of the SSUC dynamical functioning (as manifested by the recurrence and persistence of particular SST patterns). The analyses also reveal subtle aspects of its upwelling structure : shelf break cooling of surface waters consistent with internal tide breaking/mixing ; complex interplay between local upwelling and the Mauritanian current off the Cape Verde headland ; complexity of the inner-shelf/mid shelf frontal transition. The amplitude of the diurnal cycle suggests that large uncertainties exist in the SSUC heat budget. The studies limitations underscore the need for continuous in situ measurement in the SSUC, particularly of winds. The dynamical functioning of SSUC is also investigated by means of numerical simulations, using the hydrodynamical Regional Ocean Modeling System ROMS (∆x ≈ 2 km). Different simulations have been carried with varying forcings (climatological or synoptic wind ; fine-scale adjustments of heat flux in coastal area ; presence or absence of tides). Numerical solutions show a good agreement with available satellite and in situ observations. These solutions clarify the dynamical functioning of the system especially in terms of circulation, location of cold water upwelling but also fate of upwelled water through a Lagrangian analysis. We show in particular that the northern part of the SSUC is the main upwelling area. Waters that upwelled in this area predominantly come from the southern of the SSUC, through advection by the Mauritanian current. Lagrangian analysis also revealed the dynamics associated with the coastal area of nursery and nuance the conceptual retention scheme previously admitted. The sensitivity of the dynamics of SSUC to atmospheric forcings is modest with nevertheless some modulations of the cross-shore exchanges that may be important to the ecosystem.; Cette thèse avait pour objectif de mieux comprendre le rôle de la dynamique océanique et atmosphérique régionale sur le fonctionnement de l’upwelling ouest africain. La première partie est consacrée à l’étude du cycle saisonnier, de la dynamique et de l’origine des masses d’eau du courant de bord qui alimente l’upwelling ouest africain. Ce courant est situé sur la pente continentale et est dénommé WABC (pour West African poleward Boundary Current en anglais). Son lien avec la circulation à l’échelle de l’Atlantique Tropical Nord Est (ATNE) est aussi étudié. Les résultats obtenus sont principalement basés sur des sorties de simulations numériques avec une configuration régionale du modèle NEMO (TROP025). Le WABC est constitué d’un sous courant dirigé vers le pôle (communément appelé Poleward Under Current (PUC) en anglais) et d’un courant de surface également dirigé vers le pôle et fréquemment appelé courant de Mauritanie (Mauritania Current en anglais ; MC). Le WABC est présent quasiment toute l’année. Il est visible en surface (en l’absence du jet d’upwelling côtier) et s’étend jusqu’à ~ 250 m de profondeur ou en gamme de densité. Son transport méridien vers le nord est la conséquence des gradients de pression baroclines mis en place par le vent et aussi d’un rotationnel de vent positif le long des côtes ouest africaines. L’étude du cycle saisonnier a permis de montrer que le WABC présente deux pics de transport dans l’année : un premier en Avril-Mai et un second en Octobre- Novembre. Ce cycle semi-annuel du WABC résulte de l’activité des ondes côtières générées par les fluctuations du forçage par le vent. Le premier pic est causé par une relaxation des vents locaux (dans la zone côtière ouest africaine). Pour le second pic automnal la zone de forçage est distante et principalement située dans le golfe de Guinée. La quantité d’eau transportée par le WABC est estimée à 1 Sv en moyenne annuelle. Du fait de la variation du paramètre de Coriolis avec la latitude (effet β), les ondes côtières associées à la variation du WABC donnent naissance à des ondes de Rossby se propageant vers l’ouest. Les caractéristiques de ces ondes qui changent suivant la latitude, sont mises en évidence dans la thèse. L’étude de l’origine des masses d’eau du WABC a permis de clarifier le lien entre le WABC et la circulation dans l’ATNE. En effet, les masses d’eau transportées par le WABC sont amenées par le sous courant nord équatorial et sont principalement situées dans la thermocline (100-240 m). Elles subissent de fortes recirculations et une advection moyenne faible (~1 cm/s) dans la "shadow zone" avant d’être amenées par le WABC. Cette étude nous a aussi permis de montrer que la circulation au nord du dôme de Guinée (notamment la recirculation vers l’ouest associée à la présence du dôme de Guinée) tend à être surestimée lorsque les vitesses sont calculées à partir de l’équation du vent thermique avec des niveaux de références peu profonds. En effet, la prise en compte des gradients thermohalins profonds est importante et tend à renforcer l’advection vers le nord-est dans l’ATNE. La dernière partie de la thèse a concerné l’étude des modes de variabilité atmosphérique grandes échelles qui modulent, aux échelles de temps synoptiques, l’intensité des vents d’upwelling le long des côtes sénégalaises. Les analyses menées sur des données de réanalyses (Era-Interim) montrent que les fluctuations du vent, à ces échelles de temps et dans cette zone, sont principalement liées à l’intensité et la position de l’anticyclone des Açores, de l’anticyclone Saharo-Libyen et de la dépression Saharo-sahélienne. La variabilité du régime de vent à Dakar en lien avec ENSO s’explique notamment par la manière dont ces centres d’action sont affectés par ce mode de variabilité climatique.

International audience; The relationship between form and function in trees is the subject of a longstanding debate in forest ecology and provides the basis for theories concerning forest ecosystem structure and metabolism. Trees interact with the wind in a dynamic manner and exhibit natural sway frequencies and damping processes that are important in understanding wind damage. Tree-wind dynamics are related to tree architecture, but this relationship is not well understood. We present a comprehensive view of natural sway frequencies in trees by compiling a dataset of field measurement spanning conifers and broadleaves, tropical and temperate forests. The field data show that a cantilever beam approximation adequately predicts the fundamental frequency of conifers, but not that of broadleaf trees. We also use structurally detailed tree dynamics simulations to test fundamental assumptions underpinning models of natural frequencies in trees. We model the dynamic properties of greater than 1000 trees using a finite-element approach based on accurate three-dimensional model trees derived from terrestrial laser scanning data. We show that (1) residual variation, the variation not explained by the cantilever beam approximation, in fundamental frequencies of broadleaf trees is driven by their architecture; (2) slender trees behave like a simple pendulum, with a single natural frequency dominating their motion, which makes them vulnerable to wind damage and (3) the presence of leaves decreases both the fundamental frequency and the damping ratio. These findings demonstrate the value of new three-dimensional measurements for understanding wind impacts on trees and suggest new directions for improving our understanding of tree dynamics from conifer plantations to natural forests.

International audience; A three-dimensional (3D) wind profiling Lidar, based on the latest high power 1.5 µm fiber laser development at Onera, has been successfully flown on-board a SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement) ATR42 aircraft. The Lidar called LIVE (LIdar VEnt) is designed to measure wind profiles from the aircraft down to ground level, with a horizontal resolution of 3 km, a vertical resolution of 100 m and a designed accuracy on each three wind vector components better than 0.5 m.s −1. To achieve the required performance, LIVE Lidar emits 410 µJ laser pulses repeating at 14 KHz with a duration of 700 ns and uses a conical scanner of 30 • total opening angle and a full scan time of 17 s.; Un lidar vent 3D, basé sur le dernier développement de laser à fibre de 1,5 µm à haute puissance de l’ONERA a été testé avec succès à bord d’un avion SAFIRE ATR42. Le lidar appelé LIVE est conçu pour mesurer les profils de vent de l’avion jusqu'au sol, avec une résolution horizontale de 3 km, une résolution verticale de 100 m et une précision calculée supérieure à 0,5 m / s pour chaque composante du vecteur du vent.

France Inter : L'Edito Carré; Depuis plusieurs décennies maintenant les biologistes ont compris que les plantes n’étaient pas des potiches immobiles et sans réactions. Bien au contraire, toutes les plantes sans exception réagissent physiologiquement au contact. Celui du vent, des animaux, ou encore le nôtre…

International audience; Le rapport culturel des sociétés aux vents est aujourd'hui sous-tendu par une utopie techniciste et utilitariste qui entend saisir le vent dans ses moindres mouvements afin d'en circonscrire les effets tout en le transformant en une ressource territoriale. Ce paradigme génère des « images du vent » qui prétendent mettre au service de l'Homme et de ses activités une source d'information digitale représentant de manière totale les mouvements de l'air. L'hybridation des pratiques interagissant avec les vents par des systèmes techniques semble ainsi impliquer une utopie du contrôle et de l'utilité. Notre travail entend questionner de manière critique cette utopie en essayant de montrer de quelles épistémologies elle relève et comment elle peut se matérialiser dans des pratiques socio-spatiales. Ce travail prend largement appui sur des études de cas concernant la relation des sociétés aux vents en Méditerranée occidentale.

A three-dimensional (3D) wind profiling Lidar, based on the latest high power 1.5 &micro, m fiber laser development at Onera, has been successfully flown on-board a SAFIRE (Service des Avions Fran&ccedil, ais Instrument&eacute, s pour la Recherche en Environnement) ATR42 aircraft. The Lidar called LIVE (LIdar VEnt) is designed to measure wind profiles from the aircraft down to ground level, with a horizontal resolution of 3 km, a vertical resolution of 100 m and a designed accuracy on each three wind vector components better than 0.5 m.s&minus, 1. To achieve the required performance, LIVE Lidar emits 410 &micro, J laser pulses repeating at 14 KHz with a duration of 700 ns and uses a conical scanner of 30&deg, total opening angle and a full scan time of 17 s.

Trees architecture of a broad range of species have been repeatedly as self-similar structures in which branch lengths and diameters vary allometrically within the tree architecture, The currently dominant explanation for such allometric laws results from combining hydraulic optimisation of sap transport with maximal span design versus buckling (through a set of model initiated par the WBE model [1] ). The argument that such “design” could have evolved from mechanical constraints set on trees by wind-loads has been disregarded over the last decades [2].. Using a novel approach combining a Structure-Fonction numerical model of tree growth, light competition and wind&trees interactions with a simulation of the competition and Evolution of heterogeneous forests on a virtual island [4] , we show that all the empirical allometric relationship also emerges from a mechanically-based model based that does not include hydraulics. In this model, called MECHATREE, trees compete for light and the photosynthates are allocated to grow seeds, create new branch segments, or reinforce existing ones through a thigmomorphogenetic response to wind-induced strains [2]. Moreover, wind breaks are modelled as the main selective hazard. These results put emphasis on mechanosensitive growth control and wind breaks as major drivers of the natural selection of tree shapes, especially in habitat in which drought is not as challenging as wind-loads.

Controlled experiments have shown that secondary growth is extremely sensitive to static bending strains. However, the strain regime in nature is more complex, due to a full spectrum of winds. We hypothesized that ii) the sensing of wind-induced strains is a major driver of wood production in forest conditions and ii) trees avoid overreacting by responding only to winds which bring information on exposure to high wind.To assess hypothesis 1, the strain regimes of beech trees in an un-thinned acclimated stand was manipulated by comparing trees free to sway with guyed trees (as a control treatment for the effects of all the factors but wind-induced trunk bending). Radial growth was then monitored during 3 years using dendrometers. Depending on the wind regime of each year, wind-induced strains increased radial growth by +37% à +95 % by. Wind is thus a major driver of wood growth even in conditions of competition for the access to light.To investigate possible wind habituation, we submitted the unguyed trees to artificial bending with strain magnitudes mimicking the magnitude of wind with various mean return time during the leaf-on period, ranging from the mean daily (thermal) winds to the strong winds that occur once to twice a year [2]. It was found that trees only responded to the unusual wind events, but responded massively to it ( + 76 to + 156 % depending on the social status). Tree acclimation to wind is thus forced through a strain filter enhancing the detection of unusual wind events. It is argued that such habituation requires a memory, and allows trees to get a more relevant information for the estimation of their exposure to wind hazards.

L’étude de cas de l’« éolienne » est abordée au travers de quatre scènes techniques : moulins à huile à Lille à la fin du XVIIIe siècle, moulins électriques au Danemark au tournant du XXe siècle, aérogénérateurs en France dans les années 1950, éoliennes modernes à la fin du XXe siècle en Allemagne du Nord. Chacune de ces scènes techniques fait l’objet d’une analyse technique articulée autour de la connaissance du vent, de l’aérodynamique et de la mécanique des structures et d’une analyse socio-économique centrée sur le secteur d’activité dans lequel elles sont intégrées, pour comprendre ce que les gens font avec cet objet technique. Cette recherche montre que toutes les éoliennes ayant connu une large diffusion sont fondées sur une même architecture globale et sur un même principe physique permettant de définir des indicateurs de performance et de régularité sur une longue période. Envisagée comme machine de production et non comme convertisseur d’énergie, chaque éolienne est optimale dans le contexte technique et socio-économique de son époque. L’histoire des techniques proposée s’articule autour de la notion de fonction en relation d’une part avec le fonctionnement opératoire d’une combinaison de structures matérielles, d’autre part, l’intention de concepteurs et d’utilisateurs agissant suivant des normes sous-tendues par des valeurs morales, esthétiques et culturelles. The case study of the "wind turbine" is analyzed through four technical scenes: oil mills in Lille at the end of the 18th century, electric mills in Denmark at the turn of the 20th century, aerogenerators in France in the 1950s, modern wind turbines in the late twentieth century in northern Germany. Each of these technical scenes is the subject of a technical analysis based on the knowledge of wind, aerodynamics and structural mechanics and a socio-economic analysis centered on the sector of activity in which they are integrated, to understand what people are doing with this technical object. This research shows that all wind turbines that have been widely distributed are based on the same global architecture and on the same physical principle allowing the definition of indicators of performance and regularity over a long period. Considered as a production machine and not as an energy converter, each wind turbine is optimal in the technical and socio-economic context of its time. The proposed history of the techniques revolves around the notion of function in relation, on the one hand, to the operation of a combination of material structures and on the other to the intention of designers and users acting according to standards underpinned by moral, aesthetic and cultural values.

Les arbres ont la capacité de percevoir des sollicitations mécaniques quotidiennes dues au vent et d’acclimater leur croissance et leur développement en conséquence. Ce stress mécanique se traduit essentiellement par des flexions des organes, en particulier des branches et de la tige. Des études antérieures ont montré que la croissance en diamètre du peuplier était stimulée en réponse aux flexions mimant l’effet du vent. Cette augmentation de la croissance s’accompagne d’une modification de la nature du bois mis en place, qui a pu être observé chez quelques conifères et angiospermes, et nommé « bois de flexion ». Mais la caractérisation anatomique de ce bois a été peu approfondie, et les acteurs moléculaires de sa formation n’ont jamais été recherchés. De plus, dans la plupart de ces études les sollicitations mécaniques appliquées à la tige sont des flexions multidirectionnelles et d’intensité non contrôlée. Or, la déformation étant la variable physique perçue par la plante, il est nécessaire de contrôler l’amplitude de la flexion appliquée à la tige. Grâce à un dispositif expérimental original, nous avons appliqué des flexions unidirectionnelles sur de jeunes tiges de peupliers tout en contrôlant l’intensité des déformations appliquées. Cette étude a montré que la perception des déformations s’effectuait à une échelle locale, conduisant à une ovalisation de la tige. Nous avons pu également différencier le bois formé sous des déformations en tension, que nous avons nommé Tensile Flexure Wood, du bois formé sous des déformations en compression, que nous avons nommé Compressive Flexure Wood. Les analyses anatomiques et moléculaires montrent que l’intensité des déformations en valeur absolue ne suffit pas à expliquer toutes les réponses et que le signe (tension ou compression) de ces déformations joue également un rôle. Chez des arbres stimulés par des flexions unidirectionnelles plus fréquentes, la croissance et la différenciation cellulaire sont modulés encore différemment, notamment dans la zone en compression, apportant à la tige un bénéfice adaptatif face aux sollicitations suivantes. Le gène CLE12.2 appartenant à la famille des gènes CLAVATA, gènes impliqués dans les régulations méristématiques, a été montré mécanosensible. Une approche de génomique fonctionnelle du gène CLE12.2 par l’utilisation de plants transgéniques présentant une sous- ou une surexpression du gène nous a permis d’émettre l’hypothèse d’une implication du peptide CLE12.2 dans la régulation des voies de biosynthèse de la paroi cellulaire. Cette étude a permis de mettre en avant la complexité des mécanismes moléculaires impliqués dans la formation du bois et apporte de nouvelles connaissances pour la poursuite des études sur l’acclimatation des arbres au vent.

The wind-induced motion of the foliage in a tree is an important phenomenon both for biological issues (photosynthesis, pathogens development or herbivory) and for more subtle effects such as on wi-fi transmission or animal communication. Such foliage motion results from a combination of the motion of the branches that support the leaves, and of the motion of the leaves relative to the branches. Individual leaf dynamics relative to the branch, and branch dynamics have usually been studied separately. Here, in an experimental study on a whole tree in a large-scale wind tunnel, we present the first empirical evidence that foliage motion is actually dominated by individual leaf flutter at low wind velocities, and by branch turbulence buffeting responses at higher velocities. The transition between the two regimes is related to a weak dependence of leaf flutter on wind velocity, while branch turbulent buffeting is strongly dependent on it. Quantitative comparisons with existing engineering-based models of leaf and branch motion confirm the prevalence of these two mechanisms. Simultaneous measurements of the wind-induced drag on the tree and of the light interception by the foliage show the role of an additional mechanism, reconfiguration, whereby leaves bend and overlap, limiting individual leaf flutter. We then discuss the consequences of these findings on the role of wind-mediated phenomena.

In the management of plant health, climate and weather can be perceived as variables of the abiotic environment to which plants, and their associated biota, are passively subjected. However, research on Earth systems is now revealing how weather and climate can be markedly influenced by land use and by the types and extent of vegetation in particular. Plant-associated biota can alter the properties of vegetation that underlie the mechanisms by which it influences weather and climate. Therefore, it is important to consider the extent to which phytobiomes could impact climate and weather and the potential consequences for plant health and production and for processes that possibly exacerbate or modulate climate change. This commentary will illustrate how the exchange of mass and energy between the atmosphere and land cover modulates temperature, winds, cloud formation and precipitation at local, regional and even greater scales and the role of plants and their associated biota in these effects. Via these exchanges, phytobiomes contribute to the climatic and weather variations to which they are in turn subjected. This argues for an expanded perspective of phytobiomes that considers their role in Earth system processes and that integrates knowledge of land-atmosphere feedbacks into the management practices of crops and other vegetation. This knowledge will contribute to a vision of how management of the biophysical setting of crop cultivation could leverage environmental conditions locally and regionally. [Formula: see text] Copyright © 2018 The Author(s). This is an open access article distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 International license .

International audience

Si Léonard de Vinci a établi que la croissance du tronc et des branches répond à des lois mathématiques, des chercheurs viennent d'en modéliser la cause principale : la forme des troncs évolue pour offrir une meilleure résistance au vent.

International audience; Trees adjust their development to the environmental conditions they experience. Storms events of last decades showed that acclimation of trees to mechanical stresses due to wind is a very important process that allow the trees to sustain for long years. In the future, trees will experience new wind patterns, namely, more often strong winds and fewer daily moderate winds. Moreover, these patterns will go along with drought periods that may interact with the capacity of trees to adjust their growth to mechanical stresses due to wind. It is necessary to understand the mechanisms of wood functional acclimations to environmental conditions in order to predict their behaviour and in order to give foresters and breeders the relevant tools to adapt their forest management. This work aims to study how trees adjust the mechanical and hydraulic functions of their wood to environmental stresses and how this acclimation may be beneficial for the tree to resist to future stresses. In this work, young poplars were grown under controlled climatic conditions that include permanent environmental stress (daily mechanical stress of the stem by bending and/or hydric stress). Then, the properties of wood formed under these stressed conditions were characterized. First, hydraulic conductivity and sensibility to cavitation were measured at the tissue level in order to evaluate the changes in water transport capacity. Secondly, bending tests and Charpy impact tests were carried out at the millimetric scale to locally measure mechanical parameters such as elastic modulus, elastic limit or rupture energy. These experimental data allow to evaluate the impacts of mechanical and water stress on the wood material. At the stem level, they will be merged in an integrative model in order to evaluate the beneficial aspect of wood acclimation for trees.

To examine the reliability of existing structures, environmental and traffic situations leading to extreme effects, have to be considered. For instance, in the case of given bridges, it is necessary to take intovaccount the influence of wind, as well as its combination with extreme effects due to traffic. As a part of the European project INFRASTAR, research in this area is carried out on the Millau viaduc (France). In the recent study, two months of Weigh-In-Motion (WIM) data have been used for evaluation of effects from traffic. Effects caused by the wind have been obtained from values measured at the highest level of bridge towers by Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) systems. Methodic studied by [1] is used for statistical analysis of traffic loads ; wind effects are applied according to [2] and [3]. Results include responses of the bridge to combinations of the worst case of vehicles position with extreme values of the wind at the most unfavorable direction. The main objective of this paper is an observation of the influence of the wind on the bridge behavior under traffic loading for the future prediction of extreme load cases and estimation of a safety level of structures., Pour étudier la fiabilité de structures existantes, les conditions environnementales et de trafic conduisant à des effets extrêmes, doivent être considérés. Par exemple, dans le cas de certains ponts, il faudra prendre en compte l'influence du vent, ainsi que sa combinaison avec les effets extrêmes dus au trafic. Dans le cadre du projet européen INFRASTAR, des recherches dans ce domaine sont réalisées sur des données acquises sur le viaduc de Millau (France). Dans l'étude préliminaire présentée ici, deux mois de données de trafic (données de pesage en marche, WIM pour weigh-in-motion en anglais) ont été utilisés pour évaluer les effets du trafic. Les effets causés par le vent ont été obtenus à partir de valeurs mesurées au niveau le plus éleÎ des pylônes du viaduc par les systémes SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). La méthode étudié par [1] est utilisée pour l'analyse statistique des charges de trafic ; les effets du vent sont appliqués selon [2] et [3]. Les résultats donnent les réponses du pont aux combinaisons du cas de charge le plus agressif de la position des Îhicules avec des valeurs extrêmes du vent dans la direction la plus défavorable. L'objectif principal de cet article est l'observation de l'influence du vent sur le comportement du pont sous chargement de trafic pour la prédiction future des cas extrêmes et l'estimation du niveau de sécurité des structures.

Les arbres sont des organismes sensibles aux modifications de leur environnement mécanique. Ils sont d’ailleurs capables d’ajuster leur physiologie pour s’y acclimater. Mais tandis que les réponses des arbres à la gravité sont de mieux en mieux connues, peu d’études se sont intéressées à l’effet des flexions répétées dues au vent. Des résultats récents ont montré la capacité de différentes espèces feuillues à percevoir ces sollicitations mécaniques quotidiennes, puis à ajuster leur croissance en conséquence. En revanche, notre connaissance de leurs effets sur la production du bois tant en termes de quantité que de qualité reste naissante. Pourtant, les changements de régime de vents tels que prédits par les scenarii de changements climatiques (moins de vents chroniques et des évènements extrêmes de type tempête plus fréquents) sont soupçonnés de pouvoir mettre à mal la capacité d’acclimatation et par là même la stabilité mécanique des arbres face aux tempêtes. Il semble alors nécessaire d'acquérir une meilleure compréhension de l’effet des sollicitations mécaniques sur l'activité du tissu à l’origine du bois - le cambium - et sur la différenciation du bois.

Les arbres acclimatent les fonctions de leur bois aux conditions environnementales qu’ils subissent. Toutefois, le comportement de ces arbres durant les tempêtes des dernières décennies montre que l’acclimatation des arbres vis à vis des sollicitations mécaniques dues au vent est inégale. Dans le futur, les arbres seront soumis à de nouveaux régimes venteux avec des vents violents plus fréquents et des vents quotidiens de plus faible intensité. De plus, ces régimes seront accompagnés de périodes de stress hydrique qui interagiront avec la capacité d’acclimatation de ces arbres aux stress mécaniques dus au vent. Afin de prédire leur comportement vis à vis de ces nouveaux régimes et afin de donner aux sylviculteurs et aux sélectionneurs les clefs pour adapter leur gestion des forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes d’acclimatation fonctionnelle du bois vis à vis des conditions environnementales. Pour répondre à ces enjeux, ma thèse vise à étudier comment les arbres acclimatent les fonctions vitales de leur bois (soutien mécanique, conduction hydraulique) face aux conditions environnementales et en quoi cette acclimatation est bénéfique pour les arbres vis à vis de futures sollicitations. Pour cela, j’ai fait croitre des plants de jeunes peupliers, essence modèle, en serre sous conditions climatiques contrôlées (stress mécanique et/ou stress hydrique). Je caractériserai ensuite les propriétés du bois formé sous stimuli contrôlés : je me concentrerai sur les propriétés hydrauliques permettant la conduction de l'eau dans l’arbre des racines jusqu’aux feuilles ainsi que sur les propriétés mécaniques permettant le soutien mécanique de l’arbre. Je combinerai ces données expérimentales dans un modèle intégratif afin d’évaluer le caractère bénéfique de l’acclimatation pour les arbres.

communication orale; Growing in the wind: Mechanosensing in trees. . Mechanobiology and physics of life

La casse au vent des arbres est une préoccupation majeure des gestionnaires de forêts, de parcs ou d’alignements arborés [1,2]. La biomécanique nous permet d’appréhender les paramètres qui influent sur l’état de contrainte mécanique dans un arbre soumis au vent et les paramètres qui influent sur son risque de casse. Mais la recherche récente [15] nous apprend que l’on peut aller plus loin que le simple diagnostic d’état. En effet depuis la colonisation de la terre ferme, les arbres ont eu à faire face au challenge mécanique majeur que représente leur prise au vent et la variation de leurs conditions d’exposition suivant l’endroit où ils poussent. Et la sélection naturelle les a dotés d’une capacité de percevoir son exposition au vent (par un sens similaire à notre sens du toucher [2,4]) et de modifier sa croissance afin de s’acclimater et s’endurcir. Toutefois si ces processus étaient bien établis sur les jeunes plants, la démonstration de l’importance de l’acclimatation au vent sur des arbres adultes restait lacunaire. Après avoir résumé les principaux résultats de cette dernière décennie établis sur jeunes plants, je présenterai nos résultats récents obtenus sur des hêtres adultes en conditions forestières non éclaircies [3,5]. Il apparait que la modulation de la croissance cambiale annuelle est d’un facteur 1 à 2 suivant l’intensité du vent. Par ailleurs l’ajout de déformations artificielles mimant des vents plus ou moins fréquents montre que cette réponse est massive et prioritaire, et implique un processus de filtrage avec mémoire. Le vent est donc non seulement le risque principal pour les arbres adultes sous nos latitudes mais aussi un signal majeur pilotant leur croissance et permettant leur acclimatation et endurcissement [5]. J’ouvrirai enfin la discussion en présentant les perspectives de « suivi longitudinal des arbres » pour un meilleur diagnostic de sécurité à moyen terme, ainsi que les interrogations sur l’augmentation du risque de casse au vent avec le changement climatique [1].

The emergence of the characteristic tree-ring pattern during xylogenesis is commonly thought to be controlled by a gradient of morphogen (auxin, TDIF peptide...). We show that this hypothesis accounts for several developmental aspects of wood formation, but not for the final anatomical structure.

International audience; Drought severity and frequency are increasing with climate changes threatening plant survival. Perennials species such as poplar trees are concerned through their water dependence and economical impact. Phenotypic plasticity is considered as a key lever in plant response to environmental fluctuation but little is known concerning transcriptional plasticity in water fluctuating conditions. This project explored relationships between ecophysiological and transcriptional responses to identify genes involved in drought tolerance. Six Populus nigra genotypes, contrasted by their geographical origin, were submitted to water withholding up to a severe drought fixed thanks to predawn leaf water potential measurements (-2 MPa). Hydraulic, physiological and architectural leaf measurements revealed genotype-specific drought responses and plasticity. One genotype was particularly interesting because of its low sensibility to drought while keeping biomass production. RNAseq was used to analyze the transcriptome of leaf grown during the stress. At least 30% of total leaf transcripts were differentially expressed. Among them, genes families related to water flux regulation (aquaporins) and transcription factors were identified. Along with ecophysiological plasticity, transcriptional plasticity was genotype specific and showed particular transcripts involved in plasticity maximization. Such transcripts were also correlated to ecophysiological traits within networks. These results highlighted the importance to integrate plasticity in improvement of tree breeding.

International audience; In woody species, wood provides many functions such as nutrient transport, organic compounds storage and a mechanical support. Furthermore in human society, the wood is a source of raw material (paper industry), materials (construction, decoration ...) and energy. It seems now important to have a better control over wood production and quality and to gain a better understanding of how mechanical constraints modulate secondary growth and wood differentiation. In response to environmental stress, the plants acclimate and adjust their growth accordingly. External mechanical loadings, such as wind, lead to a decrease of primary growth, an increase of secondary growth, and modifications of stem mechanical properties and biomass reallocation to roots. Recent results showed that mechanical signals generate wood differentiation adjustments leading to the production of a wood presenting similarities with tension wood: the Flexure Wood. Here we present an analysis of the morphological and anatomical consequences of repeated bending on young poplar stems with a special emphasis on the effects of the uneven spatial distribution of physical factors over the stem cross-section. Stem anatomical observations revealed that recurrent bending stimuli modify cambial activity both quantitatively and qualitatively. Wood differentiation appears to be modulated according to the sign of mechanical strain (tension or compression). Genes responsible for such responses, among which a gene encoding a CLE-type peptide, are under investigation.

National audience; Les risques de casses au vent des arbres urbains (et les possibles dommages aux biens ou aux personnes qui en résultent) sont une préoccupation majeure des gestionnaires de parcs ou d’alignements arborés. Toute une activité de diagnostic mécanique et d’interventions de tentative de mise en sécurité des arbres s’est ainsi développée. La biomécanique nous permet d’appréhender les paramètres qui influent sur l’état de contrainte mécanique dans un arbre soumis au vent et les paramètres qui influent sur son risque de casse. Mais la recherche récente nous apprend que l’on peut aller plus loin que le simple diagnostic d’état. En effet depuis la colonisation de la terre ferme, les arbres ont eu à faire face au challenge mécanique que représente leur prise au vent et la variation de leurs conditions d’exposition suivant l’endroit où ils poussent. Et la sélection naturelle les a dotés d’une capacité de percevoir son exposition au vent (par un sens similaire à notre sens du toucher) et de modifier sa croissance afin de s’acclimater et s’endurcir. Je présenterai les principaux résultats de cette dernière décennie sur ces questions, en incluant aussi nos résultats récents obtenus sur des hêtres en conditions forestières. J’ouvrirai enfin la discussion en présentant les perspectives en termes de « suivi longitudinal des arbres » pour un meilleur diagnostic de sécurité, ainsi que les interrogations sur l’augmentation du risque de casse au vent avec le changement climatique.

National audience

National audience; L’action du vent sur la mer est principalement de transférer de la quantité de mouvement de l’air vers l’eau, en formant des vagues et du courant en surface. Mais une fois formées, les vagues produisent une rétroaction sur la couche limite atmosphérique marine. Nous allons décrire ce «sillage» dans l’air créé par des ondes de surface, elles-mêmes créées par le vent. Les albatros utilisent «naturellement» ce sillage pour planer dynamiquement au-dessus de l’eau. Nous détaillons les différentes couches d’air au-dessus des vagues, et montrons comment en laboratoire, on a pu mesurer ce couplage air-eau, jusque dans la couche limite aérienne visqueuse à quelques millimètres de la surface, y compris dans le creux des vagues.

International audience

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International audience

With volatil organic compounds (VOC) in soil, risk assessment is largely dependent on vapor intrusion. In this framework, the FLUXOBAT project aims at improving the reliability of the diagnostic and modeling tools. A critical analysis of tools and practices in the domain based on an extensive study of the transfer mechanisms of tetrachloroethylen was conducted and a guide with technical and methodological recommendations was produced (Traverse et al. 2013). For existing buildings, risk assessment is conducted with indoor air concentration measures for which the temporal variability has to be studied. During the project, measures were conducted in a real building impacted by a tetrachloroethylen coming from soil pollution in the vadose zone. Variations of indoor air concentrations caused by meteorological variations (heating and wind) were significant. Consequently, it is recommended to conduct several measures at different meteorological conditions and to prefer integrative methods. The results highlight the need to know the influence parameters in order to correctly interpret each campaign. For new construction, a model is generally used to predict indoor air concentration. Different modeling approaches (attenuation factor, analytic 1D models, numerical models) have been used for the site studied. The objective was to highlight the interests and limits of each model. The results are that i) subslab concentrations are within a factor 3 between numerical and analytical models, ii) flux and indoor concentration are highly different (more than 1 order of magnitude). They highlight the need to know the basement mode of construction and transfer parameters but also to choose the modeling tool in connection with the objective (is there a problem or not ?, what will be the human exposure ?, what is the adapted mitigation approach ?)., Les évaluations des risques sanitaires associés à la présence de Composés Organiques Volatils (COV) dans les sols sont en grande partie liées à la dégradation de la qualité de l’air intérieur qu’une telle pollution peut générer. Les travaux dont rend compte le guide méthodologique FLUXOBAT (Traverse et al., 2013) visent à fournir les clés permettant de mieux appréhender ces transferts et leurs impacts potentiels. Pour des bâtiments existants, l’évaluation des risques repose sur des mesures de concentrations dans l’air intérieur, dont la représentativité temporelle est une question fondamentale. Les mesures des concentrations en tétrachloroéthylène dans l’air intérieur d’un site atelier ont mis en évidence des variations significatives des concentrations en lien avec les conditions météorologiques et le chauffage. Ces résultats appuient la nécessité d’une intégration temporelle des concentrations dans l’air relativement longue et la multiplicité des campagnes. Ils mettent également en avant le besoin de connaître les paramètres d’influence afin d’interpréter les mesures. Pour les futures constructions, une modélisation prédictive des impacts est généralement mise en œuvre. Différentes approches de modélisation des transferts de COV des sols vers l’air intérieur (facteur d’atténuation, modèles analytiques 1D, modèles numériques) ont été réalisées sur le site atelier, avec pour objectifs de préciser si elles peuvent restituer les mesures et de mettre en évidence les intérêts et limites de chaque approche. Les résultats sont présentés ici sous deux angles de vue : i) l’estimation des transferts dans la zone non saturée et les concentrations dans les gaz du sol sous dalle sont globalement homogènes, quelle que soit l’approche considérée (écart modèles/mesures inférieures à un facteur 3) ; ii) l’estimation des transferts à travers la dalle et les concentrations dans l’air intérieur résultantes s’avèrent plus disparates. Ces résultats mettent en exergue la nécessité de connaître la typologie du soubassement et les paramètres de transfert, mais également de choisir l’outil de modélisation adapté au mode constructif et aux objectifs de la modélisation (discrimination des situations problématiques, évaluation des concentrations d’exposition, dimensionnement des mesures de gestion).

Modeling and forecasting damage from wind storms is a major issue for insurance companies. In this article, we focus on the sensitivity of estimations of return periods for extreme events with respect to modeling assumptions and the type of input data. Numerous variables play a role: the quality of data concerning the location of insured buildings and weather report homogeneity, missing updates for correcting non-stationarities concerning the insurance portfolio history, ground roughness or climate change, the evolution of the model after an unprecedented event such as the Lothar storm observed in 1999 in Europe, temporal aggregation of daily events over several days, where events could span over several days up to one week, and storm trajectories, which could change due to global warming or sweep larger areas. Our work explores three important aspects. First, we highlight the geographic heterogeneity of the spatial distribution of wind speeds and the resulting damages. Therefore, we propose to partition the French territory into 6 relatively homogeneous storm zones, based on the dependence among observed wind speeds and geographic distance. Second, we extend a storm index—defined in Mornet et al. (Risk Anal 35:2029–2056, 2015)—to take into account geographic heterogeneity, and we analyze its tail behavior to show the difficulties met to obtain reliable results on extreme events. Third, we explore the calculation of Solvency Capital Requirements based on a model that we propose for the annual claim amount distribution. The purpose of our analysis is to quantify and to point out the high level of uncertainty in the computation of return periods and of other quantities strongly influenced by extreme events.

International audience; Plants organs are capable of sensing directional environment stimulus such as light, gravity, water availability and touch. Light and gravity are two of the most important environmental factors affecting plant stem growth and development. During the past 10-15 years, advances in our understanding of the molecular sensing and signaling actors in response to these stimuli have been mainly made in model annual plant. The goal of our study was to decipher the early molecular events operating in poplar wood stem submitted to changes in gravi-stimulation and so, prone to tension wood formation. As light and gravity early signaling may modulate each other we tilted plants in specific isotropic lightening devices enabling to ensure growth but triggering no directional phototropic signal (Fig. 1; Coutand et al., unpublished). Through RNAseq transcriptome profiling, proteomic and phosophoproteomic we identified candidates of the early signaling pathway of tension wood formation in poplar. Prominently, one receptor-like kinase is identified by the different approaches and appears as a good candidate for gravi and/or mechanical signaling. Moreover, several MAP kinases are also identified and could participate to this signaling network. Predicted gene network signaling models will be presented and discussed

Tropical storms are the main engine of extreme water levels due to strong winds, abundant rainfalls and strong waves attached to these events. The western North Pacific ocean is one of places where these tropical storms (called typhoon in this area) are the most violent in the world exceeding 95 knots of wind speed (175 km/h). The island of Taiwan is located on the most of typhoons tracks which come from the western North Pacific. Every year, three or four typhoons strike Taiwan directly and around twenty pass near it. The quantification of instantaneous water levels variations is still studied by active researches. The identification of physical processes that can become dominant on water level during extreme conditions is crucial for the management and the protection of coastal areas.These PhD works, based on a numerical approach, allow to discuss the fondamental regional hydrodynamic mechanisms which control the sea surface elevation along the sandy barrier of Wan-Tzu-Liao located south-western Taiwan.We used the 3D circulation model SYMPHONIE and the wave model WAVEWATCH III to study the mousson season 2011 and the typhoon season 2012 on an area extending 600 km off Taiwan island. These simulations deal with most of the oceanographical forcings playing a role in the sea surface elevation at the coast : winds, air/sea fluxes, astronomical tides, regional circulation, rivers and waves. The coupling between waves and currents is fully in 3D and the two models share the same computational grid. Moreover, in the framework of the KUNSHEN project, a raft of devices were set in front of the Wan-Tzu Liao barrier from october 2011 to november 2012 along a cross-shore section. The full simulation of water level describes the storm surges generated by typhoons with errors of 0.1 m. With the aim to analyse hydrodynamic mechanisms, we performed a set of mono-forcing simulation that isolate each meteo-marine parameter. Their analysis show that astronomical tide is the dominant forcing (~1 m) followed by the regional circulation (0.5-0.7m) and the meteorological conditions (0.2-0.3 m). This zone displays a very strong dissipative feature that conducts to a very low waves contribution on the sea surface elevation (< 0.1 m). They display also a low contribution of rivers around Taiwan (< 0.1 m).; Les tempêtes tropicales sont l'un des principaux moteurs des niveaux d'eau extrêmes notamment à cause des forts vents, des pluies torrentielles et des fortes houles qui les accompagnent. L'océan Pacifique nord-ouest est l'endroit où ces tempêtes tropicales (appelées typhons dans cette zone) sont les plus violentes au monde dépassant souvent les 95 nœuds de vent (175 km/h). L'île de Taïwan subit chaque année 3 à 4 typhons qui la frappent directement et une vingtaine qui passent à proximité de l'île. La quantification des variations du niveau instantanée de l'eau reste encore aujourd'hui un sujet de recherches actif. En effet, l'identification des processus physiques qui peuvent devenir dominants sur le niveau en conditions paroxysmales est cruciale pour la gestion et la protection des zones côtières. Ce travail de thèse basé sur une approche numérique, permet de discuter les mécanismes hydrodynamiques régionaux fondamentaux à l’origine de l’élévation du niveau d’eau le long de la barrière sableuse de Wan-Tzu-Liao au sud-ouest de Taïwan. L'utilisation du modèle de circulation 3D SYMPHONIE et du modèle de vagues WAVEWATCH III permet d'étudier la saison de mousson 2011 et la saison des typhons 2012 sur une zone s’étendant à environ 600 km autour de l’île de Taïwan. Ces simulations intègrent convenablement la totalité des forçages météo-marins ayant un rôle sur la circulation et le niveau d’eau à la côte : vent, flux atmosphériques, circulation grande échelle, marée, pression atmosphérique, rivières et vagues. Le couplage entre les vagues et les courants est complet en 3D et les deux modèles partagent la même grille de calcul. Par ailleurs, dans le cadre du projet franco-taïwanais KUNSHEN, un ensemble d'appareils a été déployé entre octobre 2011 et novembre 2012 le long d’un profil cross-shore de la barrière sableuse. La simulation complète de niveau d’eau rend compte des surcotes générées par les typhons avec une erreur de l'ordre de 0.1 m. Pour étudier les mécanismes hydrodynamiques, un ensemble de simulations a été réalisé afin d'isoler les contributions. Leur analyse montre que le forçage dominant est celui de la marée astronomique (~1 m), suivi par la circulation régionale (0.5-0.7m) puis des conditions météorologiques (0.2-0.3 m). Dans cette zone à forte dissipation énergétique, la contribution des vagues est négligeable avec moins de 0.1 m d'élévation. La contribution des rivières est, elle aussi, faible (< 0.1 m).

National audience