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Over the past four decades, the decline in the extent and thickness of Arctic sea ice has accelerated dramatically due to global warming. The rate of this decline is much faster than predicted by existing climate models. The evolution of the decline in the extent and average thickness of sea ice is subject to thermodynamic processes that are affected by important parameters, such as the mechanical properties and thickness of the ice. Although the physical processes explaining this decline are understood, sea ice and climate models do not clearly reproduce the observed variations. Therefore, continuous and accurate monitoring of these parameters is essential given the need to update our climate models.The use of seismic methods to study sea ice has long been neglected despite their potential for very accurate estimates of ice properties. However, thanks to rapid technological and methodological advances in the last decade, these approaches have recently been reconsidered.Part of this thesis aims to prove the concept of a methodology based on the measurement of guided seismic waves in ice to estimate its Young's modulus, Poisson's ratio, density and thickness in different directions using ambient seismic noise recorded by a dense array of sensors. To illustrate the potential of this method, we present the exploitation of continuous seismic data recorded by an autonomous array of 247 geophones deployed between March 1 and 24, 2019, on the fast ice of Lake Vallunden, Van Mijen Fjord, Norwegian Svalbard Archipelago.The method consists of extracting a noise correlation function and then inverting the dispersion curves of guided modes propagating in the sea ice. To calculate the daily noise correlation function, we show that selecting time windows where the dominant seismic source is aligned with the receivers significantly improves the signal-to-noise ratio. The dispersion curves of the three fundamental guided modes are inverted with MCMC sampling to derive the probability density function of the sea ice parameters. We obtain satisfactory results that are consistent with observations and measurements made in situ. Thus, we demon- strate that by using this method, it is possible to constrain the thickness, density, and elastic properties of sea ice both precisely and on a daily basis.Secondly, we have exploited particular events contained in the recorded seismic noise: icequakes. These are sudden, impulsive releases of energy from various ice mechanisms such as fracturing. There are more than a hundred of them per day in our records. They have the advantage of being isotropic around our seismic array. To isolate these specific signals from the continuous noise records, a waveform sorting method based on a deep scattering network was used. A careful manual selection of the time windows associated with the icequakes was then performed. We then performed the first steps prior to a tomographic inversion by measuring the time shifts in the arrival velocity of the wavefield within our array. We discuss the prospects of this work, which paves the way for imaging from the wavefield emitted by icequakes.; Durant ces quatre dernières décennies, le déclin de l’extension et l’épaisseur moyenne de la glace de mer Arctique s’est accéléré de manière spectaculaire face au réchauffement climatique. Ce déclin est beaucoup plus rapide que celui prédit par les modèles de climat existant. L’évolution de l’étendue de la glace de mer est soumise à des processus thermodynamiques qui sont affectés par des paramètres importants évoluant à un rythme accéléré, tels que les propriétés mécaniques et l’épaisseur de la glace. Bien que les processus physiques expliquant ce déclin soient compris, les modèles actuels de banquise et climatiques ne reproduisent pas clairement les variations observées. Par conséquent, une surveillance continue et précise de ces paramètres est essentielle compte tenu de la nécessité de mettre à jour nos modèles climatiques. L’utilisation de méthodes sismiques pour étudier la glace de mer a longtemps été délaissée malgré leur potentiel pour des estimations très précises des propriétés de la glace. Toutefois, grâce aux rapides progrès technologiques et méthodologiques de la dernière décennie, ces approches ont été récemment reconsidérées.Une partie de cette thèse vise à prouver l’efficacité d’une méthodologie basée sur la mesure des ondes sismiques guidées dans la glace pour estimer son module d’Young, son coefficient de Poisson, sa densité et son épaisseur dans différentes directions en utilisant le bruit sismique ambiant enregistré par un réseau dense de capteurs. Pour illustrer le potentiel de cette méthode, nous présentons l’exploitation des données sismiques continues enregistrées par un réseau autonome de 247 géophones déployés entre le 1er et le 24 mars 2019, sur la banquise côtière du lac Vallunden, dans le fjord de Van Mijen, dans l’archipel norvégien de Svalbard. La méthode consiste à extraire une fonction de corrélation de bruit puis à inverser les courbes de dispersion des modes guidés se propageant dans la glace de mer. Pour calculer la fonction de corrélation de bruit quotidienne, nous montrons que la sélection des fenêtres de temps où la source sismique dominante est alignée avec les récepteurs améliore significativement le rapport signal/bruit. Les courbes de dispersion des trois modes guidés fondamentaux sont inversées avec un échantillonnage de type Monte Carlo par chaînes de Markov pour déduire la fonction de densité de probabilité des paramètres de la glace de mer. Nous obtenons des résultats cohérents avec les observations et les mesures effectuées in situ. Ainsi, nous démontrons qu’en utilisant cette méthode, il est possible d’estimer l’épaisseur, la densité et les propriétés élastiques de la glace de mer avec précision et sur une base quotidienne.Ensuite, nous avons exploité des évènements particuliers contenus dans le bruit sismique enregistré : les tremblements de glace - icequakes en anglais. Il s’agit de libérations soudaines et impulsives d’énergie issues de divers mécanismes propres à la glace tels que la fracturation. On en compte plus d’une centaine par jour dans nos enregistrements. Ils ont l’avantage d’être isotropes autour de notre réseau sismique. Pour isoler ces signaux spécifiques des enregistrements continus debruit, une méthode de hiérarchisation des formes d’ondes basée sur un réseau de diffusion profond a été utilisée. Nous avons ensuité sélectionné manuellement et minutieusement les fenêtres temporelles associées aux icequakes. Finalement, les premières étapes antérieures à une inversion tomographique ont été réalisées en mesurant les décalages temporels d’arrivée du champ d’ondes au sein de notre réseau. Nous discutons des perspectives de ce travail qui ouvre la voie à l’imagerie à partir du champ d’ondes émis par les icequakes.

Les zones côtières sont le lieu d'activités nécessitant des eaux de bonne qualité physico-chimique : usages récréatifs, aquaculture et pêche. Ces zones sont sous l'influence directe des eaux d'oueds et des eaux usées, par où transitent les apports des bassins versants, rejets urbains et industriels. Ces rejets entraînent, lorsque le renouvellement des masses d'eau est faible par rapport aux quantités rejetées, des dégradations notables de la qualité des eaux et des écosystèmes marins.La présente étude porte sur une évaluation qualitative des eaux d'effluents urbains et industriels de deux pôles urbains du littoral oranais (Oran et Mostaganem), dans l'objectif d'évaluer l'état de la contamination par les métaux lourds (Cd, Pb et Zn), ainsi que l'évaluation de la qualité physico-chimique des eaux marines pour déterminer l'impact potentiel de la pollution métallique sur la côte ouest algérienne.La concentration moyenne du cadmium est maximale pour le rejet industriel de Mostaganem (0,88 mg/l – écart-type : 1,35 mg/l). Pour le zinc, la concentration moyenne la plus élevée (0,92 mg/l – écart-type : 1,35 mg/l) correspond au rejet urbain de Mostaganem. Le plomb présente des teneurs moyennes assez fortes au niveau des trois rejets étudiés : 0,23 mg/l pour le rejet urbain d'Oran (écart-type : 0,22 mg/l), 0,22 mg/l pour le rejet industriel de Mostaganem (écart-type : 0,21 mg/l) et 0,19 mg/l pour le rejet urbain de Mostaganem (écart-type : 0,20 mg/l). Si les concentrations en métaux lourds varient beaucoup d'un prélèvement à l'autre, comme le traduisent les écarts-types, aucune évolution durable ne ressort. Seules les teneurs moyennes du cadmium dépassent la limite normative. The coastal areas are the locus of activities requiring water of good physicochemical quality: recreational uses, aquaculture and fishing. These areas are under the direct influence of wadis and wastewaters which pass by the contributions of watersheds, urban and industrial discharge. These discharges result, when the renewal of water masses is small compared to release, significant degradation of water quality and marine ecosystem.This study focuses on an assessment of water quality of urban and industrial effluents from two coastal urban centers western (Oran and Mostaganem), with the aim of assessing the state of contamination by heavy metals (Cd, Pb and Zn), as well as the evaluation of the physico-chemical quality of marine waters to determine the potential impact of metal pollution on the west coast of Algeria.The average concentration of cadmium is maximal for the industrial effluent of Mostaganem (0.88 mg.l-1 – standard deviation: 1.35 mg.l-1). For zinc, the highest average concentration corresponds to the urban effluent of Mostaganem (0.92 mg.l-1 – standard deviation: 1.35 mg.l-1). Lead has average concentrations high enough at the three studied effluents: 0.23 mg.l-1 at the urban effluent of Oran (standard deviation: 0.22 mg.l-1), 0.22 mg.l-1 at the industrial effluent of Mostaganem (standard deviation: 0.21 mg.l-1) and 0.19 mg.l-1 at the urban effluent of Mostaganem (standard deviation: 0.20 mg.l-1). If heavy metal concentrations vary greatly from one sample to another, as reflected in the standard deviations, no lasting change is apparent. Only average levels of cadmium are exceeding the normative.

L'étude a pour objectif l'identification des zones d'accès à l'eau des agro-pasteurs en saison sèche dans le bassin versant du Goudébo. La démarche utilisée est l'Analyse à Référence Spatiale (AMC-RS) basée sur le Système d'Information Géographique et l'analyse multicritère. Les points d'eau utilisés pour les différents besoins (cours d'eau, boulis, forages, mares, citernes, puisards, puits et barrages) ont été répertoriés avec les populations. Les documents cartographiques et les levés de terrain ont permis, grâce au SIG, de constituer une base de données cartographique de ces éléments. La prise en compte des temps de trajet a permis de spatialiser l'accessibilité aux points d'eau. Les AMC-RS ont été réalisées à partir des résultats du SIG, sur la base de critères de pondération proposés par les producteurs lors des séances d'interviews semi-structurées. Les résultats de l'analyse ont donné 7,4 % de zones présentant un bon niveau d'accès cumulé à différents types de point d'eau. Ces zones relativement limitées sont circonscrites autour de 20 % des villages. L'importance prise par les barrages, et particulièrement celui de Yakouta, pose le problème de la gestion de leur bassin d'alimentation dans l'avenir. The study aims to identify areas where agro-pastoralists access to water during the dry season in the drainage basin of the river Goudébo. The approach is the spatial reference analysis AMC-RS based on Geographic Information System and Multi-Criteria Analysis. Water points used for different needs (boulis, drillings, ponds, tanks, sumps, wells and dams) were identified with the people. Cartographic documents and field surveys have constitute, through the GIS, a map database of these elements. Taking into account the travel times allowed a spatial representation of the accessibility to water points. The AMC-RS were made from the results of GIS, on the basis of criteria proposed by the people during the interviewing sessions. The results of the analysis gave 7.4 % of areas with a high level of aggregate access to different types of water point. These relatively small areas are circumscribed around 40 % of the villages. The importance taken by dams, and particularly that of Yakouta, puts the problem of the management of their feed area in the future.geographic information system, multi-criteria analysis, access to water, Burkina Faso

Entre la Petite Kabylie, au nord, le Hodna, au sud, et les Aurès, au sud-est, s'étendent les Hautes Plaines sétifiennes, terroir céréalier réputé. Dans ces vastes plaines semi-arides, plusieurs massifs montagneux sont isolés. Le djebel Mégriss est l'un des massifs les plus importants de la partie nord de ces Hautes Plaines. Il joue le rôle d'une barrière géographique, en diminuant les influences du sud sur les massifs avoisinants, notamment les monts du Djurdjura et des Babors. Il peut aussi être à l'origine de phénomènes d'isolement biologique, qui ont conduit au maintien d'espèces relictuelles dans des biotopes très localisés, comme des mares temporaires.Il se caractérise par une grande diversité de milieux terrestres et aquatiques. Les milieux terrestres sont représentés, sur le plateau et ses talus, par des pelouses et des matorrals bas. Les milieux humides se composent de mares temporaires de superficie variable, de sources, de ruisseaux temporaires, de prairies inondées en hiver et de marécages à graminoïdes. Cette variété des milieux a joué un grand rôle dans la diversité de la flore où 500 espèces végétales (Phanérogames et Cryptogames vasculaires) et 22 sous-espèces ont été recensées appartenant à 276 genres et 72 familles.Parmi les espèces végétales vasculaires recensées, 40 % sont d'origine méditerranéenne, 24 % sont d'origine nordique, 19 % sont des espèces de transition entre l'élément méditerranéen et les autres éléments chorologiques, 10 % sont des endémiques, 5 % sont des cosmopolites et 2 % sont d'origine tropicale.Deux des particularités de la flore du massif sont, d'une part, sa richesse en orchidées, en particulier en Dactylorhiza, genre eurasiatique, monophylétique, présent principalement dans les zones boréales et tempérées du globe, et, d'autre part, la présence de nombreuses espèces rares appartenant à d'autres secteurs que le Constantinois auquel appartient le djebel Mégriss (Butomus umbellatus, Myosorus minimus, Brunella laciniata, etc.).Le site est menacé par de multiples formes d'anthropisation : surpâturage, captation d'eau, propagation d'espèces envahissantes, cueillette, pollution. Between the little Kabylia, in the North, the Hodna, in the South, and the Aurès, in the southeast, extends the High Plains within the Sétif Province. In these vast plains, semi-arid, several mounts are isolated. The djebel Megriss, represents one of the most important mounts of the north part of these High Plains. It plays the role of a geographical barrier, by decreasing the influences of the South on the neighbouring mounts, in particular the mounts of Djurdjura and Babors. It can also be at the origin of phenomena of biological isolation, which drove to the preservation of relics in very located biotopes (temporary ponds).Its ecosystem is extremely heterogeneous in terms of environment, with characteristic grassland, meadows, low shrubland consisting of Quercusilex and low shrubland consisting of Calicotome and Ampelodesmos ("diss grass"); a peculiarity is the presence of temporary ponds, sources, temporary streams, meadows flooded in winter and meadows dominate by Juncus and Carex.This variety of environment played a big role in the variety of the flora where 500 botanical species (Phanerogams and vascular Cryptogams) and 22 subspecies were listed belonging to 276 genres and 72 families.Among the botanical species vascular listed, 40 % are of Mediterranean origin, 24 % are septentrional, 19 % are species of transition between the Mediterranean element and the other elements, 10 % are endemic, 5 % are cosmopolitan and 2 % are tropical.Two of the peculiarities of the flora of the massif are, on one hand, its wealth in orchids, in particular in Dactylorhiza, present mainly in the boreal and temperate zones of the globe, and, on the other hand, the presence of numerous rare species and belonging to the other sectors than the Constantine region to which belongs djebel Megriss (Butomusumbellatus, Myosorusminima, Brunella laciniata, etc.).The ecosystem is affected by many menaces (cultivation, repeated passage, harnessing of the water, the picking, the distribution of intrusive species, pollution).

International audience; The study area is a geographical entity organized around the floodplain of the lower river valley of the Oued Loukkos and the historic cities of Lixus and Larache. Owing to the double heritage value of this area, natural and historical, the reconstruction of the recent history of its vegetation and its landscapes is particularly relevant. Besides his former occupation in prehistory and antiquity, the area of Larache has played an important role in the Middle Ages and modern times into the greater or lesser strained relations between Morocco and European Powers. In the history, the river Loukkos has always been a route of penetration inside the country and its mouth a strategic site. The port of Larache was also the main export outlet for productions of Gharb and great cities of the hinterland as Basra or Fez (cork, grains, wool ...), since the 16th century. Based on a pollen diagram obtained in the adjacent valley of Oued Sakh-Sokh, we propose here to reconstruct the outline of recent vegetation history (since 14th century), especially the wetlands of the floodplain and the cork oak forest, which constitutes the natural vegetation of the area. This information will then crossed with available historical sources for assessing the various factors of landscape dynamics identified since medieval times. The role of different waves of population and their kinds of exploitation and enhancement of the environment are examined. Degradation of the forest is old because it is on the territory of the cork oak forest that clearing activities took place, mainly for cereal cultivation and livestock. Other human activities such as logging, charcoal production, shipbuilding or fires there also contributed. Agro-silvo-pastoral Parklands are built at the same time. They are comparable to the Dehesa and Montado from the Iberian Peninsula. The history of these original landscapes is recognized for the first time in Morocco.; La reconstitution de l'histoire récente de la végétation et des paysages de la région du Bas-Loukkos, sur la côte atlantique de la péninsule tingitane, avec les villes historiques de Lixus et Larache, revêt un intérêt particulier en raison d'une double valeur patrimoniale : naturelle et historique. A partir d'un diagramme pollinique de l'Oued Sakh-Sokh, les grandes lignes de l'évolution récente de la végétation (depuis le 14ème siècle) sont retracées, en particulier celle de la dépression humide et de la forêt de chêne-liège, qui constitue la végétation naturelle de la zone. Ces informations sont ensuite croisées avec les sources historiques disponibles pour apprécier les différents facteurs des dynamiques paysagères identifiées, depuis l'époque médiévale. Le rôle des différentes vagues de peuplement et leurs formes d'exploitation et de mise en valeur de l'espace est examiné. La dégradation de la forêt est ancienne. Élevage, agriculture et autres activités humaines (exploitation du bois, charbonnage, chantiers navals, incendies) y contribuèrent. Parallèlement, se construisent des parcs arborés à finalité agro-sylvo-pastorale comparables à la Dehesa et au Montado de la Péninsule Ibérique. L'histoire de ces paysages originaux est reconnue pour la première fois au Maroc.

Sur les rives de la sebkha Essijoumi, à l'ouest du centre de Tunis, la croissance démographique est accompagnée d'une extension urbaine soutenue, qui fait des terres agricoles le bassin d'accueil d'une urbanisation le plus souvent non réglementée. L'extension des zones imperméables, l'accroissement de la population et le développement des activités sont à l'origine d'écoulements considérables d'eaux de ruissellement et d'eaux usées domestiques et industrielles, qui rejoignent la sebkha Essijoumi, en grande partie par l'intermédiaire de l'oued Guériana. Aujourd'hui, alors que les rives de la sebkha sont constamment marécageuses et que l'eau y persiste même pendant la période la plus chaude de l'année, la pollution du plan d'eau paraît complexe, tout à la fois organique, bactériologique et chimique.En fait, tout un contexte naturel, social et économique a subi une transformation rapide et profonde. La société occupe et exploite un milieu qui aurait dû rester à l'état naturel ou dont l'aménagement exigeait à tout le moins de nombreuses précautions et une connaissance profonde de sa dynamique.

Situé au Nord Ouest de l'Algérie, le bassin versant en amont du barrage Meffrouche, d'une superficie de 89 km2, a reçu des précipitations annuelles moyennes de 659 mm (à Meffrouche) sur une période de 68 années (1943-44 à 2010-11). Ce bassin, à l'instar de l'ensemble du Maghreb, subit depuis quelques décennies une sécheresse persistante. Différentes approches utilisant les données pluviométriques et hydrologiques sont utilisées dans cette étude afin de préciser le degré de sévérité de cette sécheresse. Les résultats obtenus montrent l'existence d'une cassure d'homogénéité vers le milieu des années 1970. La période avant cette date est qualifiée d'humide, celle qui suit de sèche. Le déficit de la seconde période par rapport à la première, est évalué à près de 30 % pour les précipitations et à plus de 60 % pour les écoulements. Si les années très humides ou extrêmement sèches ont été observées, les deux périodes mises en évidence montrent une humidité, pour l'une, et une sécheresse, pour l'autre, d'intensité légère. Une ou deux années déficitaires en pluviométrie au milieu d'années excédentaires, n'a pas d'effet direct sur l'alimentation en eau des barrages. Par contre, la succession de plusieurs années à pluviométrie moyenne peut générer une année aux écoulements abondants. Meffrouche watershed, located in North-West Algeria with a land area of 89 km2, collects a mean annual rainfall of 659 mm (Meffrouche), computed over a period of 68 years (1943­1944 to 2010-2011). This basin, like most of the Maghreb, has been undergoing a persistent drought for a few decades. Different approaches, using a dataset of precipitation and depth of runoff, are addressed in this study to highlight the severity of this drought. The results obtained show the existence of a break of homogeneity located in the mid-1970s. The previous period is classified as wet, the one after is dry. The deficit between the two periods, valued at nearly 30 % for precipitation caused a drop in flow of more than 60 %. Periods of wetness and dryness are highlighted with a mild tendency to drought. Although some years have been very wet or extremely dry, the appearance of one or two years deficient rainfall in the mid-year surplus has no direct effect on water supplies in dam. For cons, the succession of several years with medium rainfall can generate a strong flow of water year.

L'identification des différentes formations quaternaires de la vallée de l'Orbieu, puis la reconstitution de leur géométrie, permettent de mettre en évidence les principales déformations tectoniques qu'elles ont subies. La néotectonique de cette région des Corbières a été active jusqu'à l'accumulation de la nappe alluviale de la basse terrasse weichsélienne. La datation des travertins de Graffan permettrait de caler la chronologie relative pour le système des terrasses de l'Orbieu. A geomorphological and sedimentological analysis makes it possible to identify the different Quaternary formations in the Orbieu valley. Then, the reconstruction of the longitudinal and transversal profiles shows the evolution of tectonic deformations since the formation settling. Neotectonics have been active up to the accumulation of the alluvial deposits of the Weichselian lower terrace. The dating of the Graffan travertines would allow adjust the Orbieu terraces system chronology.

Les résultats du projet ESEDSEN (Étude sédimentaire du Sénégal) constituent une contribution à la connaissance de l'évolution spatio-temporelle récente de la brèche artificiellement ouverte en 2003 sur la Langue de Barbarie et de ses conséquences. Les profils topographiques réalisés entre octobre 2010 et décembre 2011, indiquent que la rive nord a progressé de 550 m vers le sud entre le 1er mars et le 31 décembre 2011. Dans le même temps, cette rive s'est élargie de près de 100 m. La rive nord fonctionne comme un pôle d'accumulation et/ou de redistribution de débits solides qui alimentent la formation de bancs de sable à l'intérieur et/ou à proximité de l'embouchure du fleuve Sénégal. Sur la même période, la rive sud a régressé de 830 m. La largeur de la brèche fluctue au gré des saisons et des facteurs hydrodynamiques, mais dans une dynamique générale d'élargissement (28 m/mois en moyenne sur la période d'observation). En octobre 2012, la Langue de Barbarie a subi une rupture naturelle importante un peu plus au sud. Cette dynamique de la brèche expose la rive gauche de la lagune de Mboumbaye (falaise du Gandiolais) à une érosion rapide, le recul du rivage dépassant 15 m/an dans les secteurs les plus touchés. Les potentialités économiques et environnementales du littoral du Gandiolais se trouvent ainsi menacées par la migration méridionale de l'embouchure du fleuve Sénégal. The results of ESEDSEN (Étude sédimentaire du Sénégal – Sedimentary Study of Senegal) project are a contribution to the knowledge of the recent space-temporal evolution of the breach artificially opened in 2003 on the Langue de Barbarie and its consequences. Topographic profiles carried out between October 2010 and December 2011 indicate that the north bank rose 550 m to the south between March and December 2011. Meanwhile, the same bank has expanded nearly 100 m. The northern shore functions as a storage and/or redistribution center of sediment discharge fueling the formation of sandbars in and/or near the mouth of the Senegal River. During the same period, the south bank fell by 830 m. The width of the gap fluctuates because of the seasons and hydrodynamic factors, but in a general expansion dynamics (28 m/month on average over the period of observation.) In October 2012, the Langue de Barbarie went through a major natural break a little further in the South. This dynamics of the breach exposes the left bank of the lagoon of Mboumbaye (Gandiolais cliff) to rapid erosion, shoreline retreat being greater than 15 m/year in the most affected sectors. The economic and environmental potential of the Gandiolais coastline are then threatened by the southern migration of the mouth of the Senegal River.

International audience; The two exceptional sites of Pen Hat and Trez Rouz (Crozon Peninsula, Brittany), and that of Trégana (North of the Brest Harbour, Brittany) are rare owing to the preservation of Pleistocene formations dated by infrared stimulated luminescence, electron spin resonance and radiocarbon. They highlight the regional occurrence of periglacial cover sands from the MIS 6, and of a high marine level attributed to the MIS 9a. These three sites in Western Finistere are key-sites to determine the conditions of occupation of archaeological sites during the Middle Pleistocene. During late MIS 11, the men settled south-east of the relief of the Toulinguet point, in an area sheltered from the prevailing west and north winds on the shore of a lagoon, between two pebble spits, an outcrop for small flint pebbles. Human occupations are mainly observed at the end of the interglacial periods thanks to the preservation of sediments of high marine stands or of early marine regressions with some fast ice, allowing hunting’ possibilities on the just cleared sandy plains. Small and poorly prepared flakes with a single raw cutting-edge characterise this lithic series. Pen Hat toolkit appears atypical in the landscape of the Briton Lower Palaeolithic, especially known for its Large Cutting Tools of grained rocks (pebble tools and handaxes). Comparisons with the contemporaneous units of the Menez-Dregan reference site (layers 9 to 7) reveal some similarities. Nevertheless, it remains insufficient for a better inside the variability of the Lower Palaeolithic in Armorican lands. This suggests to explore another Middle Pleistocene sedimentary sequences with interesting archaeological potential, such as Pen Hat, Trez-Rouz and Trégana. If Pen Hat –Toulinguet represents clearly a key site and, for the moment, an atypical assemblage at a regional scale, its technology is seemingly coherent with the variability of the assemblages of the Lower European Palaeolithic.; Les deux sites exceptionnels de Pen Hat et de Trez Rouz (presqu’île de Crozon, Bretagne), et celui de Trégana (bordure nord de la rade de Brest, Bretagne), sont rares de par la préservation de formations du Pléistocène moyen datées par les méthodes de luminescence stimulée par infra-rouge, résonance de spin électronique et radiocarbone. La mise en évidence régionale de sables de couvertures périglaciaires du MIS 6 et d'un haut niveau marin attribué au MIS 9a sont d'une grande importance stratigraphique à l'échelle régionale. Ces trois sites permettent en outre de reconstituer les conditions d'occupation de sites archéologiques du Pleistocène moyen en Finistère ouest. A la fin du MIS 11, les hommes se sont implantés au sud-est du relief de la pointe du Toulinguet, dans un secteur abrité des vents d'ouest et de nord dominants en bordure d'une lagune, barrée par deux flèches en galets, une source d'approvisionnement en petits galets de silex. Les occupations par l'Homme sont surtout observées en fin d'interglaciaire pour raison de préservation de corps sédimentaires de haut niveau marin et de début de régression associés avec une banquise littorale, et avec une possibilité de chasse sur les plaines sableuses ainsi dégagées. L'industrie lithique se caractérise par la production faiblement prédéterminée de petits éclats de silex possédant un tranchant brut. L'industrie de Pen Hat apparaît atypique dans le paysage du Paléolithique inférieur breton, surtout connu pour ces pièces massives en roches grenues (galets aménagés et bifaces). Une comparaison avec les niveaux pénécontemporains du gisement-référence de Menez-Dregan (couches 9 à 7) révèle un certain nombre de similitudes mais reste cependant insuffisant pour mieux cerner la variabilité du Paléolithique inférieur en terres armoricaines. Cela invite à explorer d'autres séquences du Pléistocène moyen à potentiel archéologique intéressant, à l'instar de Pen Hat, Trez-Rouz et Trégana qui ont également livré des artéfacts. Si Pen Hat se présente comme un gisement clé et par certains aspects atypiques à l'échelle régionale, il s'inscrit à notre avis pleinement dans la variabilité des assemblages du Paléolithique inférieur européen.

This doctoral dissertation is part of a research project on sea ice modeling, initiated by TOTAL S.A. and the Université Grenoble Alpes.This project lead to the development of a granular model for the evolution of sea ice, and in particular the mechanical behavior of ice floes in the marginal ice zone.The implementation of the model can simulate the collisions of one million ice floes, and their interaction with rigid structures.This PhD thesis improves the current granular model by adding an efficient model for ice floe fracture.Firstly, we present a fracture model for an ice floe subject to a boundary displacement.This model is a brittle fracture model, relying on the work of citeauthor{GRIFFITH1921}.It is written in a variational framework inspired from that of citeauthor{FM98}'s model: we minimize the total energy of the material.We show that, under some hypothesis, the total energy of the ice floe has a minimum.This variational model is efficient, and can be used in the collision model which simulates the behavior of a large number of floes.This efficiency relies on a strong geometric hypothesis, although mitigated by the use of a quasistatic loading : we restrict the space of admissible fractures to the set of segment lines.Secondly, we present a research strategy to obtain an expression of the boundary displacement during the percussion of two ice floes.The strategy is the following : we consider the ice floe as the limit of an isotropic mass-spring lattice.For a given lattice, we can write the differential equation verified by each mass, and thus we hope to derive an expression of the boundary displacement.We identify three mathematical limits which we deem necessary to the understanding of the percussion phenomenon, and we obtain two of them.Doing so, we prove two Gamma-convergence results of discrete functionals, defined on different lattices, to the classical elastic energy.In particular, we work with a stochastic isotropic lattice, built as the Delaunay triangulation of a stochastic point process.In that case, we will prove the almost-sure Gamma-convergence.; Cette thèse s'inscrit dans un projet global de recherche sur la modélisation de la banquise, mené conjointement par TOTAL S.A. et l'université Grenoble Alpes. Ce projet à ammené au développement d'un modèle granulaire pour simuler l'évolution de la banquise, ainsi que le comportement mécanique des floes de glace. Une implémentation informatique du modèle permet de simuler les collisions d'un million de blocs de glace, ainsi que leurs interactions avec des structures rigides. La présente thèse améliore ce modèle granulaire, en proposant un modèle efficace de fracture des blocs de glace. Dans une première partie, on propose un modèle de fracture d’un floe de glace lorsque celui-ci est soumis à un déplacement de son bord. Notre modèle est un modèle variationnel, dans la lignée du modèle de Francfort et Marigo, et consiste à minimiser l'énergie totale du matériau. On montre que, sous certaines hypothèses, cette fonctionnelle d'énergie possède bien un minimum. Le modèle proposé est efficace, et peut être intégré dans le modèle de collision, qui gère le comportement d'un grand nombre de blocs. Cette efficacité repose sur une hypothèse géométrique forte, bien qu'atténuée par l'utilisation d'un chargement quasi-statique : nous supposons que les seules fractures admissibles sont des segments de droites. Dans une seconde partie, on cherche à dériver les conditions au bord lors de la percussion à partir d'un modèle mécanique discret. Pour ce faire, on se propose de considérer un matériau élastique comme la limite d'un réseau isotrope de masses, reliées entre elles par des ressorts. Sur un réseau discret, on connaît l'équation différentielle qui régit le mouvement de chaque masse ; on peut espérer en dériver une expression du déplacement au bord. Une première étape est de montrer que l'état d'équilibre du réseau discret approche l'état d'équilibre d'un matériel élastique, lorsqu'on fixe un déplacement du bord. On présente plusieurs résultats de Gamma-convergence de fonctionnelles discrètes, définies sur différents réseaux de ressorts, vers la fonctionnelle d'énergie élastique classique. On utilisera en particulier un réseau isotrope, obtenu à partir d'un processus stochastique ponctuel sur lequel on construit une triangulation de Delaunay. Dans ce cas, on proposera un résultat de Gamma-convergence presque sûre.

Sea ice is an essential component of the climate system because it modulates the exchange of energy between the ocean and the atmosphere. Under stress from wind and ocean currents, sea ice deforms constantly. Sea ice deformation takes the shape of narrow lines, the Linear Kinematic Features (LKFs). LKFs influence the heat transfer, mass balance, and sea ice dynamics, so LKFs should be accurately represented in high-resolution climate models. Sea ice is commonly modeled using viscous-plastic (VP) rheologies defined by a yield curve and a flow rule. Recent work showed that VP sea ice models explicitly create LKFs but overestimate their intersection angles. This thesis aims to investigate the link between the angles of fracture in sea ice models and the parametrization of the sea ice internal stresses using idealized compression experiments. Three questions are addressed: Which parameters of the VP rheologies influence the fracture angle? Which theoretical framework explains this influence? Which rheologies should be used to simulate intersection angles at the observed range? With the commonly used standard VP rheology with an elliptical yield curve and a normal flow rule, the fracture angles are linked to the yield curve's elliptical shape. Because of this shape, this rheology cannot create sea ice fracture angles more acute than 30 degrees in uniaxial compression, even by changing the aspect of the ellipse. The classical coulombic theory predicts the angle of fracture accurately when adapted to the context of sea ice modeling. A new rheology with an elliptical yield curve and a non-normal flow rule shows that fracture angles are also sensitive to the orientation of the flow rule. Using this new rheology allows creating fracture angles as low as 22 degrees in uniaxial compression. A theory based on the angle of dilatancy and observations of granular materials predicts precisely the simulated angles. Alternative rheologies can create fracture angles lower than 30 degrees. With Mohr--Coulomb yield curves, fracture angles are well predicted by joining the concepts of coulombic friction and angle of dilatancy. Teardrop and Parabolic lens yield curves create small angles of fracture in uni-axial compression when used with small tensile strength. Using a more realistic sea ice cover with heterogeneity, failure under deformation takes the form of a network of fracture lines. The choice of rheology strongly influences the angle of fracture in this network. Two rheologies are suitable candidates to decrease the fracture angles in sea ice VP models. In conclusion, fracture angles in sea ice models are determined by the properties of the VP rheology and can be accurately predicted using fracture orientation theory. Changing the rheology can reduce the fracture angles in sea ice simulations. With the results presented in this thesis, new rheologies could be inferred from observations to represent sea ice fracture more realistically.

This doctoral dissertation is part of a research project on sea ice modeling, initiated by TOTAL S.A. and the Université Grenoble Alpes.This project lead to the development of a granular model for the evolution of sea ice, and in particular the mechanical behavior of ice floes in the marginal ice zone.The implementation of the model can simulate the collisions of one million ice floes, and their interaction with rigid structures.This PhD thesis improves the current granular model by adding an efficient model for ice floe fracture.Firstly, we present a fracture model for an ice floe subject to a boundary displacement.This model is a brittle fracture model, relying on the work of citeauthor{GRIFFITH1921}.It is written in a variational framework inspired from that of citeauthor{FM98}'s model: we minimize the total energy of the material.We show that, under some hypothesis, the total energy of the ice floe has a minimum.This variational model is efficient, and can be used in the collision model which simulates the behavior of a large number of floes.This efficiency relies on a strong geometric hypothesis, although mitigated by the use of a quasistatic loading : we restrict the space of admissible fractures to the set of segment lines.Secondly, we present a research strategy to obtain an expression of the boundary displacement during the percussion of two ice floes.The strategy is the following : we consider the ice floe as the limit of an isotropic mass-spring lattice.For a given lattice, we can write the differential equation verified by each mass, and thus we hope to derive an expression of the boundary displacement.We identify three mathematical limits which we deem necessary to the understanding of the percussion phenomenon, and we obtain two of them.Doing so, we prove two Gamma-convergence results of discrete functionals, defined on different lattices, to the classical elastic energy.In particular, we work with a stochastic isotropic lattice, built as the Delaunay triangulation of a stochastic point process.In that case, we will prove the almost-sure Gamma-convergence., Cette thèse s'inscrit dans un projet global de recherche sur la modélisation de la banquise, mené conjointement par TOTAL S.A. et l'université Grenoble Alpes. Ce projet à ammené au développement d'un modèle granulaire pour simuler l'évolution de la banquise, ainsi que le comportement mécanique des floes de glace. Une implémentation informatique du modèle permet de simuler les collisions d'un million de blocs de glace, ainsi que leurs interactions avec des structures rigides. La présente thèse améliore ce modèle granulaire, en proposant un modèle efficace de fracture des blocs de glace. Dans une première partie, on propose un modèle de fracture d’un floe de glace lorsque celui-ci est soumis à un déplacement de son bord. Notre modèle est un modèle variationnel, dans la lignée du modèle de Francfort et Marigo, et consiste à minimiser l'énergie totale du matériau. On montre que, sous certaines hypothèses, cette fonctionnelle d'énergie possède bien un minimum. Le modèle proposé est efficace, et peut être intégré dans le modèle de collision, qui gère le comportement d'un grand nombre de blocs. Cette efficacité repose sur une hypothèse géométrique forte, bien qu'atténuée par l'utilisation d'un chargement quasi-statique : nous supposons que les seules fractures admissibles sont des segments de droites. Dans une seconde partie, on cherche à dériver les conditions au bord lors de la percussion à partir d'un modèle mécanique discret. Pour ce faire, on se propose de considérer un matériau élastique comme la limite d'un réseau isotrope de masses, reliées entre elles par des ressorts. Sur un réseau discret, on connaît l'équation différentielle qui régit le mouvement de chaque masse ; on peut espérer en dériver une expression du déplacement au bord. Une première étape est de montrer que l'état d'équilibre du réseau discret approche l'état d'équilibre d'un matériel élastique, lorsqu'on fixe un déplacement du bord. On présente plusieurs résultats de Gamma-convergence de fonctionnelles discrètes, définies sur différents réseaux de ressorts, vers la fonctionnelle d'énergie élastique classique. On utilisera en particulier un réseau isotrope, obtenu à partir d'un processus stochastique ponctuel sur lequel on construit une triangulation de Delaunay. Dans ce cas, on proposera un résultat de Gamma-convergence presque sûre.

Winter sea ice has declined in the Barents Sea and there is growing evidence that the low sea ice here coincides with cold, winter surface air temperature in Europe and Asia. Atlantic Water (AW) transported into the Barents Sea is warming and its temperature variability is correlated with variability in sea ice extent. As AW extends into the Barents Sea it is modified into a cooler, fresher water mass called BarentsSea Water (BSW). There are limited observations of BSW despite its importance in the Arctic Ocean system, leading to the question, how does the seasonal sea ice impact ocean stratification and mean flow?First, satellite observations are used to find the Polar Front, a water mass boundary between BSW and fresher Arctic Water to the north. The sea ice extent was found to be independent of the Polar Front until the mid-2000s when warming AW prevented the extension of winter sea ice south of the front.Second, by combining satellite and in situ data, it is shown that sea surface temperature can approximate heat content in the Barents Sea. Using heat content with satellite steric height, freshwater content can also be estimated, showing the potential for remote monitoring of BSW properties.Third, a high-resolution model is used to calculate the volume, transport and flux budgets within the AW and BSW domain south of the Polar Front. The model shows BSW volume minimum years in 1990 and2004. Both events were preceded by extensive winter sea ice and substantial summer sea ice melt, a result of preceding, cool AW. The event in 2004 was more extreme and allowed warming AW a greater volume in the Barents Sea., L’étendue hivernale de la banquise en mer de Barents n’a cessé de diminuer, et un certain nombre d’études suggèrent que cette diminution pourrait coïncider avec des hivers très froids en Europe et Asie. L’eau Atlantique (AW) transportée vers la mer de Barents, se réchauffe. En mer de Barents, l’AW se transforme en Barents Sea Water (BSW), plus froide et moins salée. Etudier cette dernière nous permet d’en savoir plus sur l’influence de la saisonnalité de la banquise Arctique sur la stratification et la circulation de l’océan.Tout d’abord, nous utilisons des observations satellites pour localiser le Front Polaire (PF) qui matérialise la limite entre la BSW et l’eau Arctique. Nous établissons que l’étendue de la banquise était indépendante du PF jusqu’au milieu des années 2000, jusqu’à ce que le réchauffement de l’AW commence à limiter l’extension de la banquise hivernale au sud du front. Ensuite, en combinant données satellites et in situ, nous montrons que l’on peut surveiller ‘à distance’ les propriétés de la BSW : les variations de la température de surface de l’océan sont ainsi corrélées à celles du contenu en chaleur de la mer de Barents qui, associées à celles de la hauteur stérique, permettent également d’estimer son contenu en eau douce.Pour finir, nous utilisons un modèle à haute résolution pour calculer les bilans de volume, transport et flux des masses d’eau. Le volume de la BSW atteint un minimum en 1990 et 2004 : l’étendue de glace de mer hivernale ayant fondue l’été suivant était alors conséquente, résultant notamment d’une masse d’AW plus froide. L’événement de 2004 a permis une entrée massive d’AW, de plus en plus chaude, dans la mer de Barents.

Sea ice, which covers most of the ocean near the poles, is a key component of the climate system. Global warming is driving its massive melting, especially in the Arctic. Where sea ice cover decreases, fetch increases leading to more energetic sea states. This means potentially enhanced wavesice interactions effects in the future. The quick evolution of sea ice extent and volume combined with the intensification of human activities in polar regions urge us to improve our understanding of waves-ice interactions.Sea ice attenuates waves. They can however propagate through it and break it far into the ice cover. Attenuation depends on ice properties such as floe size, thickness, etc. Once broken, resulting floes are more likely to drift and melt. In addition, wave attenuation yields a force which pushes the floes in the direction of wave propagation.A simplified representation of sea ice, including a floe size distribution, has been incorporated in a wave model.It allows us to show the important contribution of dissipative mechanisms in the wave attenuation, especially those induced by the bending of the ice plates. After validation, the modified wave model is coupled to an ice model. The floe size distribution is exchanged in the coupled framework and used in ice lateral melt computation. The force exerted by the waves on the ice floes is sent from the wave model and is shown to compact sea ice in summer. This reduces the melting and significantly increases the temperature and salinity in the surface ocean close to the ice edge., La banquise, qui couvre de larges étendues de l’océan près des pôles, est une composante majeure du climat. Le réchauffement de la planète entraîne sa fonte massive, en particulier en Arctique.Là où l’extension de la banquise diminue, l’augmentation du fetch est associée à une élévation de la hauteur des vagues, laissant penser que les effets liés aux interactions vagues-glace pourraient s’accroître dans le futur. L’évolution rapide de la banquise associée à l’intensification des activités humaines dans les régions polaires pressent à améliorer notre connaissance de ces interactions.La banquise atténue les vagues. Elles peuvent néanmoins s’y propager et briser la glace sur de longues distances. L’atténuation dépend des propriétés de la glace comme l’épaisseur, la taille des plaques... Les plaques de glace une fois cassées sont plus susceptibles de dériver et de fondre. En outre, lors de l’atténuation, les plaques sont poussées dans la direction de propagation des vagues.Une représentation simple de la banquise dans un modèle de vagues intégrant une distribution de la taille des plaques nous a permis de montrer l’importance des mécanismes dissipatifs dans l’atténuation, notamment ceux induits par la flexion de la glace.Après avoir été validé, ce modèle a été couplé à un modèle de glace. La taille des plaques est échangée et utilisée dans le calcul de la fonte latérale. La force exercée par les vagues sur la banquise est également envoyée depuis le modèle de vagues. En été, cette force compacte la glace et tend à diminuer la fonte, augmentant significativement la température et la salinité des eaux de surface au bord de la banquise.

The Antarctic polar ice cap constrains a freshwater flaux into the Austral Ocean through two equally important pathways : a localized and immediate injection through the melting of ice-shelves bases, and a delayed offshore injection through the calving and subsequent melt of icebergs. Some studies reckon that melting icebergs have the capacity to alter the hydrological and biogeo-chemical characteristics of the water column. The numerical models trying to evaluate this impact have shown contrasting results. Yet, they might suffer from a poor representation of the icebergs, namely due to our limited knowledge on both the spatial and size distributions of the icebergs, or even the processes involved in their mass loss. A new method using satellite altimetry measurements has lead to the creation of a database mapping Antarctic icebergs distribution with an unprecedented spatial and temporal coverage. Our joint analysis between these data and sea ice concentration fields highlights a possible transport of the freshwater injected by an iceberg and its impacts on sea ice.We also analyze the links between icebergs of different sizes : the large ones can be seen as ice buffers that diffuse across the whole ocean when breaking into small fragments of various sizes. We finally study the evolution of two giant icebergs, suggest the first parametrization of the fragmentation process and analyze the subsequent size distribution of the fragments. These results can be valuable to account in a more realistic way the fresh water flux constrained by icebergs in models., La calotte polaire Antarctique conditionne un flux d’eau douce dans l’océan Austral par deux voies d’égale importance : une injection immédiate et localisée par fonte des plateformes glaciaires, et une injection « offshore » et différée par production (« vêlage ») puis fonte d’icebergs. On estime ainsi que les icebergs, en fondant, pourraient modifier les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques de la colonne d’eau. Les modèles numériques visant à estimer cet impact présentent des résultats contrastés. Ils sont limités dans leurs stratégies de représentations des icebergs, notamment parce que les connaissances sur la distribution spatiale et de taille des icebergs ou encore leurs mécanismes de perte de masse sont réduites. Une méthode récente exploitant des mesures par altimétrie satellitaire a permis la création d’une base de données cartographiant la distribution des icebergs Antarctiques avec une couverture spatiale et temporelle inédite. Notre analyse conjointe entre ces données et des champs de concentration en glace de mer met en lumière le transport d’eau douce injecté par les icebergs et son impact sur la banquise. On analyse également les liens entre icebergs de différentes tailles : les gros peuvent être vus comme des réservoirs de volume de glace, qu’ils diffusent dans tout l’océan en se fragmentant en petits icebergs de différentes tailles. On étudie alors l’évolution de deux icebergs géants, on propose une première paramétrisation du phénomène de fracturation et analyse la distribution de taille résultante. Ces résultats peuvent permettre une représentation plus réaliste du flux d'eau douce conditionné par les icebergs dans les modèles.

The Antarctic polar ice cap constrains a freshwater flaux into the Austral Ocean through two equally important pathways : a localized and immediate injection through the melting of ice-shelves bases, and a delayed offshore injection through the calving and subsequent melt of icebergs. Some studies reckon that melting icebergs have the capacity to alter the hydrological and biogeo-chemical characteristics of the water column. The numerical models trying to evaluate this impact have shown contrasting results. Yet, they might suffer from a poor representation of the icebergs, namely due to our limited knowledge on both the spatial and size distributions of the icebergs, or even the processes involved in their mass loss. A new method using satellite altimetry measurements has lead to the creation of a database mapping Antarctic icebergs distribution with an unprecedented spatial and temporal coverage. Our joint analysis between these data and sea ice concentration fields highlights a possible transport of the freshwater injected by an iceberg and its impacts on sea ice.We also analyze the links between icebergs of different sizes : the large ones can be seen as ice buffers that diffuse across the whole ocean when breaking into small fragments of various sizes. We finally study the evolution of two giant icebergs, suggest the first parametrization of the fragmentation process and analyze the subsequent size distribution of the fragments. These results can be valuable to account in a more realistic way the fresh water flux constrained by icebergs in models., La calotte polaire Antarctique conditionne un flux d’eau douce dans l’océan Austral par deux voies d’égale importance : une injection immédiate et localisée par fonte des plateformes glaciaires, et une injection « offshore » et différée par production (« vêlage ») puis fonte d’icebergs. On estime ainsi que les icebergs, en fondant, pourraient modifier les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques de la colonne d’eau. Les modèles numériques visant à estimer cet impact présentent des résultats contrastés. Ils sont limités dans leurs stratégies de représentations des icebergs, notamment parce que les connaissances sur la distribution spatiale et de taille des icebergs ou encore leurs mécanismes de perte de masse sont réduites. Une méthode récente exploitant des mesures par altimétrie satellitaire a permis la création d’une base de données cartographiant la distribution des icebergs Antarctiques avec une couverture spatiale et temporelle inédite. Notre analyse conjointe entre ces données et des champs de concentration en glace de mer met en lumière le transport d’eau douce injecté par les icebergs et son impact sur la banquise. On analyse également les liens entre icebergs de différentes tailles : les gros peuvent être vus comme des réservoirs de volume de glace, qu’ils diffusent dans tout l’océan en se fragmentant en petits icebergs de différentes tailles. On étudie alors l’évolution de deux icebergs géants, on propose une première paramétrisation du phénomène de fracturation et analyse la distribution de taille résultante. Ces résultats peuvent permettre une représentation plus réaliste du flux d'eau douce conditionné par les icebergs dans les modèles.

Satellite observations have shown that the arctic sea ice extent has strongly decreased during the last 40 years, with a clear increase of the shrinking since the 90's. While the mechanisms responsible for this accelerated shrinking are relatively well known, sea ice models do not clearly reproduce the observed extent variations. This inaccurate representation is generally attributed to a misunderstanding of the arctic system climate feedbacks. Among these feedbacks, we seek to study one of them in particular: the sea ice thinning. Sea ice thinning is generally associated with an earlier seasonal melt as well as an increase in sea ice export; both tend to accelerate the sea ice retreat. A good representation of sea ice thickness is therefore necessary to improve our understanding of the arctic sea ice extent variations observed during the last decades. Unlike sea ice extent data, there are currently no pan-Arctic sea ice thickness observations covering a large period (> 20 years). However, several studies have demonstrated the potential of satellite altimetry to retrieve sea ice thickness at a basin scale. To measure sea ice thickness from radar altimetry, the "freeboard" technique is generally employed. This methodology consists of estimating the thickness of the emerged sea ice (freeboard) from radar altimetry and then converting this measurement to sea ice thickness, using an equation for the hydrostatic equilibrium that exists between the snow covered sea ice and the ocean. The freeboard methodology has been applied to diverse altimetric missions (ERS-2, Envisat and CryoSat-2) since 1995 and should allow the retrieval of more than 20 years of pan-Arctic ice thickness. However, the previous estimates of sea ice thickness are data shorter than 6 years in duration. This absence of a long ice thickness time series is mostly due to the difficulty in providing continuity between the different altimetric missions (conventional altimetry/SAR altimetry) as well as to the uncertainties related to the freeboard-to-thickness conversion. In this context, this thesis makes an analysis of the freeboard inter-mission biases and improves the freeboard-to-thickness conversion in order to produce long term ice thickness estimates. To achieve these goals, a thorough analysis of the interaction between the radar signal and the sea ice parameters (snow, roughness, etc) is performed. The analysis of the radar signal physics over sea ice allows to derive the longest time series of arctic sea ice thickness ever established to this day (2002-2016). The analysis of this time series shows that sea ice has thinned from 0.013(± 0.09) m/year in average during the 2002-2016 period. The ice thinning is mainly attributed to the loss of perennial sea ice that occurred during the same period while the high uncertainty associated with this trend is associated to the important inter-annual variability of arctic sea ice thickness.; Les observations spatiales d'extension de glace de mer montrent que la banquise arctique a fortement réduit au cours des 40 dernières années, avec une nette tendance à l'accélération depuis la fin des années 1990. Bien que les processus expliquant cette fonte accélérée soient en partie compris, les modèles de banquise ne reproduisent pas clairement les variations d'extension observées. Cette mauvaise représentation des modèles est généralement attribuée à une méconnaissance des rétroactions climatiques. Parmi ces rétroactions, nous souhaitons nous intéresser à l'une d'entre elles en particulier: l'amincissement de la glace de mer. Cet amincissement est généralement associé à une fonte plus précoce et à une accélération de l'export de glace. L'amélioration de la représentation de l'épaisseur de banquise est donc nécessaire pour mieux comprendre les variations d'extension de banquise observées au cours des dernières décennies. Contrairement aux données d'extension de banquise, il n'existe pas à l'heure actuelle de données d'épaisseur de glace à l'échelle du Bassin Arctique couvrant une longue période (> 20 ans). En revanche, de multiples études ont montré qu'il était possible d'estimer l'épaisseur de glace à l'échelle du Bassin Arctique à partir de l'altimétrie spatiale. Pour mesurer l'épaisseur de glace par altimétrie, on emploie généralement la technique du "franc-bord". Cette méthode consiste à estimer par altimétrie spatiale l'épaisseur de glace émergée (le franc-bord) et à convertir cette mesure en épaisseur totale en résolvant l'équation d'hydrostatique qui existe entre la glace recouverte de neige et l'océan. La méthode du franc-bord a été appliquée à diverses missions altimétriques (ERS-2, Envisat et CryoSat-2) depuis 1995 et devrait ainsi pouvoir fournir une série temporelle d'épaisseur de glace de plus de 20 ans. Cela dit, il n'existe à ce jour aucune série temporelle d'épaisseur de glace couvrant plus de 6 années. Cette absence d'une longue série temporelle est principalement due à un manque de continuité de la mesure du franc-bord liée à l'évolution des techniques radar (altimétrie conventionnelle/altimétrie SAR) ainsi qu'aux incertitudes liées à la conversion du franc-bord en épaisseur de glace. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectifs d'analyser les biais inter-missions de franc-bord et d'améliorer la conversion du franc-bord en épaisseur de glace en exploitant au mieux la mesure altimétrique. Pour remplir ces objectifs, un travail de fond est réalisé sur l'interaction de la mesure radar avec l'environnement de la banquise (neige, rugosité, etc). Les résultats de l'analyse de la mesure radar sur la banquise permettent d'établir la plus longue série temporelle d'épaisseur de glace de mer disponible à ce jour (2002-2016). L'analyse de cette série temporelle montre que la banquise s'est amincie en moyenne de 0.013(± 0.09) m/an au cours de la période 2002-2016. Cet amincissement est principalement attribué à la réduction de surface de glace pérenne ayant eu lieu au cours de la même période. La forte incertitude associée à cette tendance est quant à elle attribuée à l'importante variabilité inter-annuelle de l'épaisseur de banquise arctique.

Satellite observations have shown that the arctic sea ice extent has strongly decreased during the last 40 years, with a clear increase of the shrinking since the 90's. While the mechanisms responsible for this accelerated shrinking are relatively well known, sea ice models do not clearly reproduce the observed extent variations. This inaccurate representation is generally attributed to a misunderstanding of the arctic system climate feedbacks. Among these feedbacks, we seek to study one of them in particular: the sea ice thinning. Sea ice thinning is generally associated with an earlier seasonal melt as well as an increase in sea ice export; both tend to accelerate the sea ice retreat. A good representation of sea ice thickness is therefore necessary to improve our understanding of the arctic sea ice extent variations observed during the last decades. Unlike sea ice extent data, there are currently no pan-Arctic sea ice thickness observations covering a large period (> 20 years). However, several studies have demonstrated the potential of satellite altimetry to retrieve sea ice thickness at a basin scale. To measure sea ice thickness from radar altimetry, the "freeboard" technique is generally employed. This methodology consists of estimating the thickness of the emerged sea ice (freeboard) from radar altimetry and then converting this measurement to sea ice thickness, using an equation for the hydrostatic equilibrium that exists between the snow covered sea ice and the ocean. The freeboard methodology has been applied to diverse altimetric missions (ERS-2, Envisat and CryoSat-2) since 1995 and should allow the retrieval of more than 20 years of pan-Arctic ice thickness. However, the previous estimates of sea ice thickness are data shorter than 6 years in duration. This absence of a long ice thickness time series is mostly due to the difficulty in providing continuity between the different altimetric missions (conventional altimetry/SAR altimetry) as well as to the uncertainties related to the freeboard-to-thickness conversion. In this context, this thesis makes an analysis of the freeboard inter-mission biases and improves the freeboard-to-thickness conversion in order to produce long term ice thickness estimates. To achieve these goals, a thorough analysis of the interaction between the radar signal and the sea ice parameters (snow, roughness, etc) is performed. The analysis of the radar signal physics over sea ice allows to derive the longest time series of arctic sea ice thickness ever established to this day (2002-2016). The analysis of this time series shows that sea ice has thinned from 0.013(± 0.09) m/year in average during the 2002-2016 period. The ice thinning is mainly attributed to the loss of perennial sea ice that occurred during the same period while the high uncertainty associated with this trend is associated to the important inter-annual variability of arctic sea ice thickness.; Les observations spatiales d'extension de glace de mer montrent que la banquise arctique a fortement réduit au cours des 40 dernières années, avec une nette tendance à l'accélération depuis la fin des années 1990. Bien que les processus expliquant cette fonte accélérée soient en partie compris, les modèles de banquise ne reproduisent pas clairement les variations d'extension observées. Cette mauvaise représentation des modèles est généralement attribuée à une méconnaissance des rétroactions climatiques. Parmi ces rétroactions, nous souhaitons nous intéresser à l'une d'entre elles en particulier: l'amincissement de la glace de mer. Cet amincissement est généralement associé à une fonte plus précoce et à une accélération de l'export de glace. L'amélioration de la représentation de l'épaisseur de banquise est donc nécessaire pour mieux comprendre les variations d'extension de banquise observées au cours des dernières décennies. Contrairement aux données d'extension de banquise, il n'existe pas à l'heure actuelle de données d'épaisseur de glace à l'échelle du Bassin Arctique couvrant une longue période (> 20 ans). En revanche, de multiples études ont montré qu'il était possible d'estimer l'épaisseur de glace à l'échelle du Bassin Arctique à partir de l'altimétrie spatiale. Pour mesurer l'épaisseur de glace par altimétrie, on emploie généralement la technique du "franc-bord". Cette méthode consiste à estimer par altimétrie spatiale l'épaisseur de glace émergée (le franc-bord) et à convertir cette mesure en épaisseur totale en résolvant l'équation d'hydrostatique qui existe entre la glace recouverte de neige et l'océan. La méthode du franc-bord a été appliquée à diverses missions altimétriques (ERS-2, Envisat et CryoSat-2) depuis 1995 et devrait ainsi pouvoir fournir une série temporelle d'épaisseur de glace de plus de 20 ans. Cela dit, il n'existe à ce jour aucune série temporelle d'épaisseur de glace couvrant plus de 6 années. Cette absence d'une longue série temporelle est principalement due à un manque de continuité de la mesure du franc-bord liée à l'évolution des techniques radar (altimétrie conventionnelle/altimétrie SAR) ainsi qu'aux incertitudes liées à la conversion du franc-bord en épaisseur de glace. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectifs d'analyser les biais inter-missions de franc-bord et d'améliorer la conversion du franc-bord en épaisseur de glace en exploitant au mieux la mesure altimétrique. Pour remplir ces objectifs, un travail de fond est réalisé sur l'interaction de la mesure radar avec l'environnement de la banquise (neige, rugosité, etc). Les résultats de l'analyse de la mesure radar sur la banquise permettent d'établir la plus longue série temporelle d'épaisseur de glace de mer disponible à ce jour (2002-2016). L'analyse de cette série temporelle montre que la banquise s'est amincie en moyenne de 0.013(± 0.09) m/an au cours de la période 2002-2016. Cet amincissement est principalement attribué à la réduction de surface de glace pérenne ayant eu lieu au cours de la même période. La forte incertitude associée à cette tendance est quant à elle attribuée à l'importante variabilité inter-annuelle de l'épaisseur de banquise arctique.

International audience; This article presents an overview of recent advances in remote sensing applied to the study of snow and glacierized areas, in which the French scientific community has been involved. Whatever the type of satellite data, optical, radar, lidar or gravimetric, these works on seasonal or perennial snow cover, mountain glaciers, ice caps, sea ice, and lake or river ice, aim at documenting both the physical characteristics of these objects and their spatial and temporal variability at local, regional or global scales.; Cet article présente une vue d'ensemble des avancées récentes en télédétection spatiale appliquée à l'étude des surfaces enneigées et englacées auxquelles la communauté scientifique française a participé. Qu'ils s'agissent de données satellitaires optique, radar, lidar ou gravimétrique, ces travaux sur la couverture nivale saisonnière ou pérenne, les glaciers de montagne, les calottes polaires, la glace de mer ou de lac et de rivière ont pour objectifs de documenter aussi bien les caractéristiques physiques de ces objets que leur variabilité spatio-temporelle aux échelles locale, régionale ou globale. Abstract Satellite remote sensing of snow and ice-covered surfaces

La haute vallée de l'oued Sébaou a une vocation agricole. Située dans la région de Tizi-Ouzou, au nord de l'Algérie, elle connaît un climat méditerranéen. Les réserves en eau y sont considérables, grâce à une nappe dont la réalimentation et la qualité sont directement liées aux transferts d'eau et de solutés depuis la surface du sol. L'étude de ces transferts nécessite, en premier lieu, de connaître les paramètres hydrodynamiques de la zone non saturée proche de la surface du sol et d'établir les courbes caractéristiques K(h) et θ(h) traduisant l'évolution de la conductivité hydraulique (K) et celle de la rétention en eau (θ) en fonction du potentiel de pression (h). Des mesures d'infiltration ont été effectuées in situ, sur cinq sites dont les sols présentent des textures différentes, au moyen d'un infiltromètre à disque, selon la méthode multipotentiel d'ANKENY et al., en appliquant successivement les succions -10, -6, -3, -1 et -0,5 cm. L'infiltration cumulative [I(t)] ainsi mesurée, associée aux humidités initiale et finale, a servi comme donnée dans l'inversion numérique réalisée au moyen du logiciel Hydrus-2D. Cela a permis d'estimer les paramètres du modèle de MUALEM et VAN GENUCHTEN (MVG) choisi pour la présente étude. En complément de l'inversion numérique, des courbes K(h) et θ(h) ont également été tracées selon les méthodes analytiques (de WOODING et d'ANKENY et al.) et à partir des mesures au laboratoire sur un bac à sable. L'effet de la variabilité spatiale de l'humidité initiale a été examiné en prenant en considération, pour chaque essai, les humidités minimale, moyenne et maximale mesurées. Les résultats ainsi obtenus montrent une parfaite corrélation entre les infiltrations cumulatives mesurées et optimisées, avec un coefficient de corrélation très proche de 1 (R² > 0,993) et des intervalles de variation des paramètres optimisés très réduits. Les courbes θ(h) issues de la simulation et du laboratoire sont presque identiques ; cependant, en ce qui concerne les courbes K(h), une différence est constatée, au voisinage de la saturation, entre les résultats de la simulation et ceux des méthodes analytiques. L'hétérogénéité spatiale de l'humidité initiale a en outre un impact sur les paramètres optimisés du modèle MVG, notamment sur la conductivité hydraulique à la saturation (Ks), qui présente des coefficients de variation très élevés, d'une valeur maximale de l'ordre de 60 %. Agricultural valley of High Sebaou is located in the region of Tizi-Ouzou in northern Algeria, it is Mediterranean climate. She has considerable reserves of groundwater in the form of an unconfined aquifer whose recharge and water quality are directly related to transfers of water and solutes from the soil surface. The study of these transfers requires, first, knowledge of hydrodynamic parameters of the unsaturated zone near the soil surface and the establishment of the characteristic curves K(h) et θ(h) reflecting the evolution of the hydraulic conductivity (K) and the water retention (θ) in terms of pressure heads (h). Measurements of infiltration, in situ, on five sites with different textures were made using a disc infilltrometer, using the multipotential method of ANKENY et al., by applying the suctions: -10, -6, -3, -1 and -0.5 cm successively. The measured cumulative infiltration [I(t)] associated with initial and final humidity has served as data in the numerical inversion with Hydrus-2D software to estimate the parameters of the MUALEM-VAN GENUCHTEN model (MVG) used in this study. In addition to the numerical inversion, curves K(h) and θ(h) were also established with the analytical methods (of WOODING and of ANKENY et al.) and from laboratory measurements on the sandbox. The effect of spatial variability of the initial moisture was examined by considering, for each test, the minimum, maximum and average measured values of the humidity. The results thus obtained show a perfect correlation between the measured and optimized cumulative infiltration with correlation coefficient very close to 1 (R2 > 0.993) and with variations intervals very small of the optimized parameters. The curves θ(h) obtained from the simulation and the laboratory are almost identical. However, as regards the curves K(h), a difference is found in the vicinities of saturation between the simulated and analytical methods. Besides, the spatial heterogeneity of the initial moisture has an impact on the optimized parameters of the MVG model, especially on hydraulic conductivity at saturation (Ks), which has very high coefficients of variation, with a maximum of the order of 60 %.

L'étude géomorphologique du petit bassin versant de la Goutte de l'étang de Saloup, en forêt de Tronçais, permet de montrer et d'expliquer la variété des formes des lits fluviaux en milieu forestier et non forestier. L'abondance du bois mort explique, pour une large part, la topographie très irrégulière du lit majeur, façonnée par des chenaux secondaires, qui présente des formes en relief et en creux d'une amplitude verticale de 1 à 1,5 m. La variété spatiale des formes résulte aussi de la lithologie et de la longue histoire du massif forestier qui a subi divers types d'exploitation. Ainsi la destruction par le feu de la forêt associée au développement de clairières cultivées, aux alentours du VIIème siècle AD, a-t-elle pu provoquer une crise érosive aboutissant à une importante accumulation sableuse transformée localement en terrasse. Depuis sa réalisation en 1817, le barrage de Saloup favorise l'accumulation de sables près de l'exutoire des cours d'eau qui l'alimentent. A geomorphological and sedimentological analysis of the Goutte de l'étang de Saloup watershed, in the Tronçais forest, makes it possible to show and explain the different channel morphologies in forested and non forested areas. Large woody debris have morphologic impacts that cause unequal topographies in the flood plain shaped by secondary channels, the level difference between relief and hole forms reaching 1­1,5 m. But the lithology and the forest long history, with forest clearing episodes, also explain the spatial morphologic variety. Thus, forest fires and clearings could have caused sandy accumulation at 1365±30 BP, date obtained from charcoal finded in the alluvial deposits. Since 1817, the Saloup dam also favoured sandy accumulation in the downstream river reaches.

I - Introduction Caulerpa racemosa est une macrophyte originaire du sud-ouest de l'Australie et dont l'aire de répartition actuelle est préoccupante, vue sa présence dans les mers tropicales et tempérées chaudes. Elle est décrite dans la littérature avec de nombreuses variétés et formes différentes qui pourraient en fait masquer plusieurs espèces distinctes (M. VERLAQUE et al., 2000). La forme Caulerpa racemosa, considérée comme envahissante par de nombreux auteurs (M. VERLAQUE et al., 2003, ...

La Macta est un complexe de marais littoraux alimenté par un réseau hydrographique temporaire et dense. Cette zone humide abrite des biotopes et des biocénoses très riches. Elle représente de ce fait un pôle de biodiversité à l'échelle de l'Algérie et même du bassin méditerranéen. L'accentuation de la pression anthropique n'a pas cessé de modifier le fonctionnement et les caractéristiques de cet écosystème fragile. Le classement de la Macta, en 2001, comme zone humide à protéger dans le cadre de la convention de Ramsar, ainsi que la promulgation plus récente d'une loi littorale, devraient normalement permettre de jeter les bases d'une protection durable de cet espace. Cependant nos investigations de terrain et les entretiens que nous avons menés avec les différents acteurs impliqués dans la gestion des marais de la Macta, ont montré la persistance de grosses difficultés dans la mise en œuvre des actions de sauvegarde préconisées. Macta is a complex of coastal marshes fed by a dense and temporary river network. This wetland hosts rich biotopes and biocenoses, and represent therefore an important biodiversity spot for Algeria and even for the Mediterranean Basin. Increasing anthropogenic pressure resulted in a constant environmental perturbation of this fragile ecosystem. The registration of La Macta, in 2002, as a wetland to be protected in the frame of Ramsar Convention, together with the promulgation of a national littoral protection act, will eventually ensure integrated and sustainable protection of this area. However, our field investigations as well as interviews with actors involved in the management of Macta marshes, highlighted continuous serious difficulties for the implementation of recommended measures of protection.

En s'appuyant sur des documents scientifiques originaux, l'inventaire des lahars historiques aux Antilles françaises a été réalisé dans l'objectif de constituer une base de données géoréférencées : la BDFAHL (French Antilles Historical Lahar). Cette base de données recense à la fois la localisation des coulées, leurs caractéristiques et leurs impacts éventuels. Avec plus de 170 lahars ou laves torrentielles recensés, cet inventaire a permis, d'une part, d'appréhender la diversité des processus lahariques et, d'autre part, de proposer une typologie des coulées selon trois critères : le contexte, l'origine et la concentration sédimentaire. En outre, malgré des lacunes durant les éruptions de la Montagne Pelée, cette base de données apporte également des éléments concernant l'occurrence et la menace que représente cet aléa. Enfin, l'inventaire met en évidence les cours d'eau identifiés comme étant "volcaniques majeurs ou principaux", qui concentrent la majorité de l'activité laharique, leur bassin de réception torrentiel se situant sous le sommet du volcan, par opposition aux cours d'eau "volcaniques secondaires", moins dangereux car drainant essentiellement la base du cône volcanique et les glacis d'accumulation. Avec une méthodologie similaire, cet inventaire devrait être étendu au reste de l'archipel, afin de constituer la BDLAHL (Lesser Antilles Historical Lahar). Ce serait l'occasion d'identifier les cours d'eau "volcaniques majeurs" de la région et d'éventuelles particularités ne se produisant pas sur les deux volcans français étudiés. Substantiated by original scientific reports, the inventory of historic lahars in the French West Indies was conducted in order to constitute a geo-referenced database: the BDFAHL (French Antilles Historical Lahar). This database lists the localization of flows, their characteristics and their possible impact. With more than 170 identified debris flows or lahars, this inventory takes into account the diversity of laharic processes and proposes a typology of flows according to three criteria: the context, the origin and the sediment concentration. Moreover, despite gaps in the continuity of magmatic eruptions of the Montagne Pelée, the database also provides evidence of the occurrence and the threat of this hazard. Finally, the inventory distinguishes the "major or principal volcanic" streams, in which concentrates the majority of the laharic activity occurs because their torrential catchment area is below the top of the volcano, from the "secondary volcanic" streams that are less dangerous because they essentially drain the base of the volcanic cone and the accumulation glacis. Following a similar methodology, this inventory should be extended to the rest of the archipelago to form the BDLAHL (Lesser Antilles Historical Lahar). This would provide an opportunity to identify the major volcanic streams of the region and to identify other possible features which do not occur on any of the other French volcanoes previously studied.

International audience; The Karakash river watershed is situated in an arid zone, in the southern part of Xinjiang. In this watershed, floods occur during summer, almost each year, and destroy crops that are the main income of the population. Flooding cause damages that hinder socio-economical development. Flood prevention must be integrated at the gobal water management. Our work demonstrates the applicability of hydrogeomorphological method in the Karakash watershed. Hydrogeomorphological mapping provides informations that are able to permit a spatial planning to prevent and reduce flood risks.; Le bassin versant du Karakash est situé au Sud du Xinjiang, dans une zone aride. Les inondations qui se produisent l'été, presque tous les ans, détruisent les récoltes, principales sources de revenus pour la population, et entravent le développement socio-économique. La prévention des inondations doit donc y être intégrée à la gestion globale de l'eau. Notre travail a pour objectif de démontrer l'applicabilité de la méthode hydrogéomorphologique, mise au point en France méditerranéenne, dans le bassin versant du Karakash. La cartographie hydrogéomorphologique fournit des informations suffisantes pour permettre aux aménageurs de réaliser une planification spatiale susceptible de prévenir et de réduire les risques d'inondation.

Antarctic sea ice has large impacts on the heat and gas transfers between the ocean andthe atmosphere, on the global oceanic circulation, on the Earth albedo and on theprimary productivity of the Southern Ocean. However, because of its remote and icecoveredlocation, the climate of the Antarctic continent and of the Southern Ocean isstill poorly studied and constitutes a challenge for climate model predictions. Recentobservations highlighted opposite patterns of climate variability between Western andEastern Antarctica, but poorly resolved the mechanisms and forcing involved.Reconstructions of temperature signals indicate that regional disparities have persistedover the Holocene period. The Late Holocene period includes the recent climate change(so-called modern global warming) as well as preceding rapid climate variabilitiesthough of lower amplitude. Achieving paleoenvironmental reconstructions in theAntarctic region at high temporal resolution over this period therefore offers theopportunity to improve the understanding of climate changes in response to bothnatural and anthropogenic forcing. While paleoenvironmental records obtained from icecores provide robust information on the past atmospheric conditions over Antarctica,the paleoceanography of the nearby ocean is constrained by a limited set of rather lowresolution, discontinuous records from sediment cores. Our study focuses on themarginal zone of the Adélie-Georges V Land, East Antarctica, a region which has beenpoorly studied so far, despite the presence of thick and laminated sedimentary depositsthat allow accurate and high resolution paleoclimate reconstructions. Our work is basedon several marine sedimentary records, made of diatom oozes and covering theinstrumental period to the last 2,000 years. Our results show that diatom assemblages,diatom specific biomarkers (HBI) and elemental geochemistry in the sedimenteffectively testify of local but also regional oceanographic and climatic variations atdecadal to centennial scales. Coupled atmospheric and oceanic dynamics linked to majorclimate modes of the Southern Hemisphere, along with glacial dynamics constitutemajor forcing mechanisms of ice covered changes during the late Holocene., La banquise Antarctique joue un rôle important sur les flux de chaleur et les échanges de gaz à l'interface océan-atmosphère, sur la circulation océanique globale, sur l'albédo et la productivité primaire de l'Océan Austral. Cependant, du fait de son éloignement et d'un climat extrême, cette région reste à ce jour encore peu étudiés, et représente un verrou pour les modèles prédictifs du climat. De plus, de récentes observations ont montré que le continent Antarctique présente des tendances régionales, dont les causes et les mécanismes sont encore mal compris. Les reconstructions paléoclimatiques de températures tendent à montrer que ces disparités régionales ont également caractérisé la période Holocène. L'Holocène tardif représente la période sur laquelle le réchauffement récent se produit et est également caractérisée par des variations climatiques rapides généralement de plus faibles amplitudes. Afin de mieux évaluer ces changements, l'étude fine des conditions environnementales passées en Antarctique au cours de l'Holocène tardif est essentielle afin d'isoler la part de variabilité climatique naturelle de la part anthropique. Bien qu'un vaste réseau de carottes de glace en Antarctique constitue une base d'informations robuste sur la variabilité atmosphérique passée dans l'Hémisphère Sud, l'étude des conditions paléocéanographiques est contrainte dans la région par le nombre limité d'enregistrements sédimentaires marins,et qui de plus, tendent à être de faible résolution, trop courts ou discontinus. Notre étude porte sur la zone marginale du plateau de la Terre Adélie-Georges V en Antarctique de l'Est, qui a reçu peu d'attention jusqu'à présent, malgré la présence de séquences sédimentaires très épaisses et laminées, permettant la reconstruction fine des variations climatiques passées. Nos travaux ont été réalisés à partir de plusieurs enregistrements sédimentaires marins, couvrant la période instrumentale et jusqu'aux deux derniers millénaires. Nos résultats montrent que les assemblages de diatomées, les biomarqueurs spécifiques des diatomées, ainsi que de la géochimie élémentaire du sédiment traduisent efficacement des variations océanographiques et climatiques locales et aussi régionales à l'échelle interannuelle à centennale. La dynamique couplée océan-atmosphère en lien avec les modes climatiques principaux de l'Hémisphère Sud, ainsi que la dynamique glaciaire constituent les mécanismes de forçage majeurs des changements du couvert de banquise au court de l'Holocène tardif.

L'analyse des anciennes formes de terrain subaériennes a souvent été mise à contribution, s'agissant de terrasses d'abrasion marines ou de terrasses récifales, afin de rechercher les indices de terrain des anciennes lignes de rivage de haut niveau, et de mettre ainsi en évidence des variations globales du niveau de la mer qui se sont produites au cours du Quaternaire.S'agissant des terrasses marines construites de sédiments détritiques meubles, cet usage d'une analyse géomorphologique se heurte à plusieurs obstacles, allant de l'aménagement de terrasses de culture à l'érosion qui s'est exercée aux dépens de ces sédiments, parfois même avant la mise en place d'un dépôt de pente, faisant suite à la transgression.Mais, dans ce contexte, une autre démarche géomorphologique visant le même objectif final est envisageable. Elle consiste à identifier les anciennes formes de terrain fossiles, qui, sur une plaque continentale en cours de soulèvement, constituent immanquablement, en raison d'une érosion continentale ou marine, la surface de transgression sur laquelle reposent les sédiments de chaque dépôt de terrasse, ainsi distingué de celui qui le précède et de celui qui lui fait suite. La création de ces anciennes formes de terrain, et leur fossilisation, résultent du jeu de divers processus de morphogenèse et de sédimentation, qui témoignent d'une succession de régressions et de transgressions marines, voire des modalités du déroulement des transgressions, où les changements de la vitesse d'élévation du niveau de la mer, d'où dépendent celles de la profondeur d'eau, influent sur l'exercice du processus d'abrasion et sur les caractères des sédiments mis en place après son interruption, intervenant au cours de la transgression.Cette différenciation vaut aussi pour des oscillations glacio-eustatiques de fortes fréquences, qui se sont produites, notamment, pendant le Dernier Interglaciaire et l'avant-dernière déglaciation (Termination II), à l'échelle du millénaire. Ainsi, en Calabre méridionale, un taux de soulèvement élevé, de l'ordre de 1,3 m/ka, autorise la mise en évidence sur le terrain des preuves géomorphologiques profondes de variations du niveau de la mer, après que sa position ait dépassé son niveau actuel, confirmant et même complétant en cela les données enregistrées sur la courbe eustatique, dérivée de la courbe isotopique planctonique KL11 à haute résolution, en corrélation avec des décharges d'icebergs et les fluctuations de la température de l'air. Former subaerial landforms are the most commonly used marker for locating the paleo-shorelines, in order to detect global sea-level change.However, such a geomorphological survey presents some difficulties because of agricultural arrangements or natural erosion affecting loose marine siliciclastic sediments, even before the setting of slope deposits.But other geomorphological approach is possible. It consists to identify the former buried landforms, which are carved by terrestrial or marine erosion into an uplifting tectonic continental plate, and support the transgressive sediments package of each successive marine terrace deposit.The creation of these landforms, and their fossilization, are the result of a succession of sea-level fallings and sea-level rises, even if at a millenial-scale, where the rate of sea-level change and the resulting water-depth, control marine erosion and wave-induced shape-sorting processes.This approach also has somewhat to say about Last Interglacial and Termination II millenial-scale sea level variability.

International audience; Significant climate changes affect a large part of our planet. The various models show an increase in rainfall and temperatures in many parts of the world. This research work analyzes the evolution of temperatures and rainfall recorded on the Algerian coast during more than forty years. The evolution of these two parameters reflects the recent climate upheaval experienced in recent years in North Africa and the Great Maghreb.; Des changements climatiques importants affectent une grande partie de notre planète. Les différents modèles prévoient ainsi une hausse probable des précipitations et des températures dans plusieurs régions du monde. Le présent travail analyse l'évolution des températures et des pluies enregistrées sur le littoral algérien pendant plus de quarante années. Les évolutions de ces deux paramètres témoignent des bouleversements climatiques subis ces dernières années par l'Afrique du Nord et le Grand Maghreb.

Two approaches to study the mechanical behaviour of Arctic sea ice in one hand, and of granular media on the other hand, are presented in this thesis. First, a continuum mechanics analysis is conducted on sea ice in order to extract the relevant physics that, to the first order, explains the observed recent acceleration of sea ice drift and deformation. An original method to determine the mechanical properties of the sea ice cover at large time and spatial scales, i.e. over the whole Arctic basin and over 40 years of record, is proposed by quantifying the amplitude of inertial motion of ice drifters. This method allows to estimate an average ice cover friction, that is currently not accessible through other means at those large spatio-temporal scales. We show that a genuine mechanical weakening of the Arctic sea ice, associated to changes in the degree of fragmentation of the ice cover, comes into play to explain the observed changes in terms of sea ice kinematics and dynamics. This underlines the necessity to take into account this component in modelling studies, as well as to develop specific tools to measure an internal friction at local scales. Second, a statistical mechanics analysis is adopted in order to characterize the mechanical heterogeneities associated to the macroscopic behaviour of frictional granular materials submit- ted to compressive loading. From numerical modeling and experimental studies, quantitative estimates of heterogeneities that develop in the shear stress and strain fields are provided. At short timescales, intense stress and strain localization is reported, associated at the macrosco- pic instability to specific multi-scale properties. Thus, at this flow instability, these strain field properties significantly differ from the shear band formation observed after the instability when considering large time scales. The connection between these two characteristic features remains to be understood., Dans cette thèse, deux approches de caractérisation d'un comportement mécanique sont présentées, l'une sur la banquise Arctique, l'autre sur les milieux granulaires. Premièrement, une analyse de type mécanique des milieux continus est réalisée sur la banquise de manière à extraire la physique qui, au premier ordre, explique l'augmentation récente des vitesses de dérive et de déformation. Une méthode originale pour accéder aux propriétés mécaniques de la couverture de glace aux grandes échelles de temps et d'espace, c'est à dire sur tout le bassin Arctique et au cours de ces 40 dernières années, est proposée en quantifiant l'amplitude de la composante inertielle du mouvement des bouées enchâssées dans la glace. Le point fort de cette méthode réside dans le fait qu'elle apporte des informations sur la friction moyenne de la couverture de glace qui, jusqu'à maintenant, n'étaient pas disponible à ces échelles spatio-temporelles. A partir d'un modèle simple, nous montrons qu'un affaiblissement mécanique de la banquise, se traduisant par des changements dans le degré de fracturation de la couverture de glace, intervient au premier ordre dans la cinématique et la dynamique des glaces de mer. Cette observation souligne la nécessité de prendre en compte cette composante de manière appropriée dans les modèles ainsi que de développer des outils spécifiques pour accéder à cette quantité à l'échelle locale. Deuxièmement, une analyse de type mécanique statistique est adoptée dans l'étude numérique et expérimentale des milieux granulaires frottants sous compression. La quantification des hétérogénéités associées aux champs de contrainte et de déformation ainsi que leur lien avec le comportement mécanique macroscopique de ce matériau est étudiée. Aux petites échelles de temps, de fortes concentrations de contrainte et de déformation sont mises en évidence. De plus, des propriétés multi-échelles spécifiques caractérisent ces champs à l'instabilité macroscopique. Ainsi, à ce point d'instabilité, ces champs de déformation observés aux petites échelles de temps présentent des propriétés très différentes de celles présentées par la bande de cisaillement, habituellement caractérisée aux grandes échelles de temps. Le lien entre ces deux comportements caractéristiques reste à élucider.

In this thesis, new approaches are used to model the mechanical behavior of sea ice and to evaluate sea ice models in terms of ice drift and deformation. It is first shown how the statistical and scaling properties of sea ice drift and deformation can be used as an evaluation metric for sea ice models. These properties are known to play an important role regarding ice growth estimates and should therefore be captured in sea ice models. The evaluation metric is applied to simulations performed with a coupled ocean/sea ice model, where the mechanical behavior of sea ice is represented using the Viscous-Plastic (VP) rheology, as in most current global ocean and climate models. The VP model is shown to be unable to capture the statistical and scaling properties of sea ice deformation. As these properties are a signature of the ice mechanical behavior, it suggests that the VP rheology is inappropriate for sea ice modeling. The new mechanical model developped during this thesis is based on the hyopthesis that sea ice deformation is mainly accommodated by fracturing and frictional sliding (brittle behavior) over a wide range of scales (stresses can be transmitted on long distances). The main characteristics of this new model, named the Elasto-Brittle (EB) rheology, are progressive damage to represent the brittle behavior, and an elastic constitutive law to allow long-range elastic interactions to take place. The EB rheology is first used to carry out a fundamental study of fracture in heterogeneous media. Simulations show that fracture is preceded by a divergence of the correlation length, measured from a correlation analysis of discrete events and from a scaling analysis of the continuous strain-rate field. The scaling properties of deformation that emerge in the vicinity of failure ressemble those observed for the brittle deformation of geophysical objects such as sea ice or the earth's crust. These results, that argue for a critical point interpretation of fracture, are discussed in the context of fracture at geophysical scales. Secondly, short term simulations of the winter Arctic sea ice cover are carried out using the EB rheology. The results show that the EB rheology captures well the statistical and scaling properties of sea ice deformation, motivating the implementation of the EB rheology in global sea ice models. On longer time scales, sea ice can recover its mechanical properties through refreezing of fractures. A healing law accounting for this process is presented along with preliminary results from simulations accounting for the effect of healing. Finally, a methodology for the implementation of the EB rheology within a global sea ice model is presented and discussed., Fine couche de glace flottant à la surface des océans polaires, la banquise est un objet dynamique qui joue un rôle clé dans le système climatique. Isolant l'océan de l'atmosphère, la banquise contrôle par l'intermédiaire de l'épaisseur de glace et de la fraction d'eau libre les flux d'énergie entre ces deux milieux, et ce de manière fortement non linéaire : dans une banquise dont 0.5% de la surface est constituée de fractures, 50% des flux de chaleur s'effectuent le long de ces fractures. Il apparait donc essentiel de mieux comprendre et modéliser les processus de déformation et de rupture de la banquise. Dans la première partie de ce travail, le cadre de modélisation mécanique actuellement utilisé dans les modèles de banquise, la rhéologie Visqueuse-Plastique (VP), est évalué sur la base des propriétés statistiques et propriétés d'échelle des vitesses de dérive et de déformation de la banquise. Ces propriétés jouent un rôle important pour les flux de chaleur air-mer et la production de glace, d'autre part elles peuvent être considérées comme une empreinte du comportement mécanique de la banquise. Cette évaluation met en évidence les limitations du cadre de modélisation VP et notamment son incapacité à reproduire les propriétés de déformation de la banquise. Cela suggère que la rhéologie VP n'est pas adaptée à la modélisation de la banquise. Le nouveau cadre de modélisation mécanique developpé au cours de cette thèse fait l'hypothèse que la déformation de la banquise est principalement accommodée par fracturation et glissement le long de failles (comportement fragile) sur une vaste gamme d'échelles (transmission de contraintes à grande distance). Dans ce nouveau modèle, baptisé la rhéologie Elasto-Fragile (EB), la banquise est considérée comme une plaque solide élastique, permettant les interactions à grande distance, associée à une loi d'endommagement progressive, décrivant un comportement fragile. Le modèle EB est premièrement utilisé pour mener une étude fondamentale sur la rupture dans les matériaux hétérogènes. Une divergence de la longueur de corrélation est mise en évidence à partir des fonctions de corrélation des évènements d'endommagement ainsi que par l'analyse d'échelle du champ de déformation. Les propriétés d'échelles du champ de déformation qui émergent à l'approche de la rupture sont proche de celles observées pour la déformation fragile des objets géophysiques tel que la banquise ou la croûte terrestre. Ces résultats soutiennent l'analogie entre rupture et point critique. Une application idéalisée de la rhéologie EB à la banquise Arctique, adaptée à des simulations courtes (3 jours), est présentée. Les propriétés statistiques et propriétés d'échelle obtenues pour la déformation simulée sont comparables à celles obtenues pour la banquise. Ces premiers résultats prometteurs soutiennent que les propriétés de déformation de la banquise émergent du comportement mécanique élasto-fragile de la banquise et motivent l'implémentation de la rhéologie EB dans les modèles globaux de banquise. Sur des périodes de temps plus longues, l'effet du regel des failles et fractures présentent au sein de la banquise doit être pris en compte. Une loi de cicatrisation décrivant ce processus est présentée ainsi que des résultats préliminaires de simulations prenant en compte cet aspect. Finalement, une méthodologie pour l'implémentation de la rhéologie EB dans un modèle global de banquise est présentée.

Sea ice, which covers most of the ocean near the poles, is a key component of the climate system. Global warming is driving its massive melting, especially in the Arctic. Where sea ice cover decreases, fetch increases leading to more energetic sea states. This means potentially enhanced wavesice interactions effects in the future. The quick evolution of sea ice extent and volume combined with the intensification of human activities in polar regions urge us to improve our understanding of waves-ice interactions.Sea ice attenuates waves. They can however propagate through it and break it far into the ice cover. Attenuation depends on ice properties such as floe size, thickness, etc. Once broken, resulting floes are more likely to drift and melt. In addition, wave attenuation yields a force which pushes the floes in the direction of wave propagation.A simplified representation of sea ice, including a floe size distribution, has been incorporated in a wave model.It allows us to show the important contribution of dissipative mechanisms in the wave attenuation, especially those induced by the bending of the ice plates. After validation, the modified wave model is coupled to an ice model. The floe size distribution is exchanged in the coupled framework and used in ice lateral melt computation. The force exerted by the waves on the ice floes is sent from the wave model and is shown to compact sea ice in summer. This reduces the melting and significantly increases the temperature and salinity in the surface ocean close to the ice edge., La banquise, qui couvre de larges étendues de l’océan près des pôles, est une composante majeure du climat. Le réchauffement de la planète entraîne sa fonte massive, en particulier en Arctique.Là où l’extension de la banquise diminue, l’augmentation du fetch est associée à une élévation de la hauteur des vagues, laissant penser que les effets liés aux interactions vagues-glace pourraient s’accroître dans le futur. L’évolution rapide de la banquise associée à l’intensification des activités humaines dans les régions polaires pressent à améliorer notre connaissance de ces interactions.La banquise atténue les vagues. Elles peuvent néanmoins s’y propager et briser la glace sur de longues distances. L’atténuation dépend des propriétés de la glace comme l’épaisseur, la taille des plaques... Les plaques de glace une fois cassées sont plus susceptibles de dériver et de fondre. En outre, lors de l’atténuation, les plaques sont poussées dans la direction de propagation des vagues.Une représentation simple de la banquise dans un modèle de vagues intégrant une distribution de la taille des plaques nous a permis de montrer l’importance des mécanismes dissipatifs dans l’atténuation, notamment ceux induits par la flexion de la glace.Après avoir été validé, ce modèle a été couplé à un modèle de glace. La taille des plaques est échangée et utilisée dans le calcul de la fonte latérale. La force exercée par les vagues sur la banquise est également envoyée depuis le modèle de vagues. En été, cette force compacte la glace et tend à diminuer la fonte, augmentant significativement la température et la salinité des eaux de surface au bord de la banquise.