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L'utilisation de materiaux supraconducteurs a l'induit des machines electriques necessite la realisation de cryostats Helium non conducteurs electriques. Un cryostat horizontal de ce type a ete realise. Il permet le passage d'un rotor de diametre 180 mm et est entierement demontable. Les essais cryogeniques ont montre que le comportement a froid etait satisfaisant et ne necessitait pas de pompage permanent. Les pertes du cryostat, en fonctionnement autonome, sont de 4 W.

National audience

Les nations circum-caraïbéennes connaissent présentement les plus forts taux de croissance urbaine au monde. Pour les politiques de développement national, la pertinence de la recherche sur la distribution de la taille des villes est particulièrement grande là où la hiérarchie urbaine est en train de se mettre en place. Trois types de système de villes sont identifiées : « Primatie extrême », « Pri-matie modérée » et « Tendance lognormale ». Ces variations de structures urbaines dans le temps et l'espace sont associées à des facteurs tels que la variation du nombre de villes, les conditions historiques ou politiques particulières, l'impact pour la capitale des fonctions internationales et finalement l'influence de la géographie physique., Circum-Caribbean nations are experiencing the fastest urban growth rate in the world. If investigation of city size distribution can be of any relevance to national development policy, chances are that it will be the most useful where the urban hierarchy is still taking shape. Three types of cities Systems are identified: « Extreme Primate », « Moderate Primate » and « Lognormal ». These urban structures variations through time and space are commented upon as being related to such factors as: a varying number of cities; peculiar political or historical conditions; the impact of an international function on the capital city; and the influence of the physical environment.

International audience

We applied a site evaluation approach combining Lagrangian Stochastic footprint modeling with a quality assessment approach for eddy-covariance data to 25 forested sites of the CarboEurope-IP network. The analysis addresses the spatial representativeness of the flux measurements, instrumental effects on data quality, spatial patterns in the data quality, and the performance of the coordinate rotation method. Our findings demonstrate that application of a footprint filter could strengthen the CarboEurope-IP flux database, since only one third of the sites is situated in truly homogeneous terrain. Almost half of the sites experience a significant reduction in eddy-covariance data quality under certain conditions, though these effects are mostly constricted to a small portion of the dataset. Reductions in data quality of the sensible heat flux are mostly induced by characteristics of the surrounding terrain, while the latent heat flux is subject to instrumentation-related problems. The Planar-Fit coordinate rotation proved to be a reliable tool for the majority of the sites using only a single set of rotation angles. Overall, we found a high average data quality for the CarboEurope-IP network, with good representativeness of the measurement data for the specified target land cover types.

In the margin of their distribution range, species can persist or disappear in response to climate change and global factors. Climate refugia have played a major part in the persistence of biodiversity during periods of fundamental climatic transitions, and a clear mechanistic understanding of their functioning is essential for the conservation of marginal populations. In the southwestern geographical limit, fragments of beech populations (Fagus sylvatica) persist in micro-refugia due to the importance of local factors. Known for its remarkable biodiversity, the Ciron valley provides an ideal natural laboratory for studying climate refugia and predicting their evolution in an increasingly hot and dry regional climate. This interdisciplinary thesis involves the study of beech populations and associated communities through in-situ and ex-situ approaches combining community ecology and environmental physics. Our results underline the strong floristic originality of the undergrowth communities of warm-margin beech populations, and reveal the existence of fine-scale microclimatic variations caused, in particular, by the local topography, the presence of the river, and location in the landscape. We show that beech regeneration depends on microclimate and that it is modulated by allelopathic interactions. Moreover, our research highlights the facilitating role of the forest canopy and the importance of solar radiation, in conditions where it has low impact on water availability. The overall results suggest the likely persistence of beech in the Ciron Valley and a greater potential presence of beech in the Aquitanian Basin., En marge arrière d’aire de répartition, les espèces persistent ou disparaissent en réponse aux changements climatiques et autres facteurs globaux. Les refuges climatiques ont joué un rôle majeur dans la persistance de la biodiversité au cours des périodes de transitions climatiques majeures et une compréhension mécaniste claire de leur fonctionnement est primordiale pour la conservation des populations de marge arrière. En limite géographique sud-ouest de son aire de distribution, des fragments de hêtre (Fagus sylvatica) persistent dans des micro-refuges en raison de facteurs locaux. Connue pour sa biodiversité remarquable, la vallée du Ciron offre un laboratoire naturel idéal pour l'étude des refuges climatiques et la prédiction de leur évolution dans un climat régional de plus en plus chaud et sec. Cette thèse interdisciplinaire est centrée sur l’étude des populations de hêtres et des communautés associées par des approches in situ et ex situ combinant écologie des communautés et physique de l’environnement. Nos résultats mettent en évidence une forte originalité floristique des communautés du sous-bois des populations à hêtre de marge chaude, ainsi que l’existence de variations microclimatiques à fine échelle, fonction notamment de la topographie, de la présence de la rivière et de la localisation dans le paysage. Nous montrons que la régénération du hêtre dépend du microclimat et qu’elle est modulée par des interactions allélopathiques. De plus, notre étude met en avant le rôle facilitateur de la canopée forestière ainsi que l’importance du rayonnement solaire, au moins dans des conditions où ce dernier impacte peu la disponibilité en eau. L’ensemble des résultats suggèrent la persistance probable du hêtre dans la vallée du Ciron ainsi qu’une potentialité de présence plus importante dans le Bassin aquitain.

At present only the characteristics of a forest stand and its immediate environment are taken into account in calculating forest wind risk. However, it is known that the wind is strongly affected by the surfaces over which it has previously flowed. Forest edges in particular play an important role in determining the characteristics of the atmospheric flow by generating increased turbulence, triggering the formation of coherent tree scale structures. In a fragmented landscape, consisting of surfaces of different heights and roughness, the multiplicity of edges may have cumulative effects at the regional scale leading to increased forest damage during storms. Flow changes in the atmospheric boundary-layer across surface roughness changes have received extensive study in the past because of their importance in determining velocities, turbulence levels and exchange between the atmosphere and biosphere or ground. There have also been a number of studies across single forest edges both in the field, wind-tunnels and computer models. However, there have been no studies of flow across multiple forest edges or the impact of forest fragmentation on the characteristics of the boundary-layer. The only studies on multiple surface changes have been wind-tunnel examination of the flow though and across multiple wind-breaks. In this thesis we show results from a series of wind tunnel experiments on a range of levels of forest fragmentation. Five gap spacings (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, where L is the length of the gap and h is the canopy height) were investigated using 3D laser doppler velocimetry in order to assess the effects of fragmented landscapes on mean and turbulent wind characteristics. The fragmentation was two-dimensional with the transition between forest and gaps only being along the wind direction and the forest and gaps were continuous perpendicular to the wind direction. The wind speeds and turbulence characteristics are compared against measurements from a single forest edge in the wind tunnel, which acts as a reference. No enhancement of turbulence formation at a particular level of fragmentation was observed but there was a consistent pattern of wind speed and turbulence back from the first edge of each simulation with the horizontal velocity at tree top increasing and the turbulent kinetic energy decreasing as gap size increased. We also compare mean wind speeds (U and W) and turbulence characteristics (variance in u, v, and w; skewness in U, V, and W; Reynold’s stress, and TKE) at all points in the experimental measurement domain of the wind tunnel with Large Eddy Simulation (LES) results, which allows us to confirm the validity of the LES calculations and to conduct a wider range of experiments than was possible in the wind-tunnel. The results demonstrate the importance of the frontal area index or roughness density of elements (in this case trees) in determining the nature of the flow and the effective roughness of the overall surface. They also show that as the gaps between forest blocks increases the flow transitions (at a gap size between 10 to 15 tree heights) from flow comparable to that over a continuous forest to flow across a set of isolated forest blocks., A l’heure actuelle, seuls des facteurs locaux, stationnels, sont considérés pour le calcul des risques liés au vent alors que le vent qui aborde un peuplement forestier est affecté par les surfaces sur lesquelles il vient de passer ; les lisières en particulier jouent un rôle important sur l’écoulement atmosphérique, en contribuant à générer de la turbulence. Dans un paysage fragmenté, constitué d’une mosaïque de surfaces de différentes hauteurs et rugosités, la multiplicité des lisières est ainsi susceptible d’avoir des effets cumulatifs perceptibles à l’échelle régionale, qui pourraient contribuer de manière significative à la fragilité des massifs face à des tempêtes. Certains niveaux de fragmentation semblent susceptibles de conduire à un accroissement des risques en cas de vent violent. Bien que la région de lisière a été étudiée de manière approfondie dans le passé en raison de leur importance pour la détermination des vitesses de vent, des niveaux de turbulence et des échanges entre l’atmosphère et la canopée, il n’y a aucune étude de l’impact de lisières multiples ou de la fragmentation des forêts sur les caractéristiques de la couche limite à l’échelle du paysage. Quelques rares études laissent penser que la fragmentation du paysage pourrait moduler de manière significative la structure turbulente de la couche limite atmosphérique mais ces études concernent des réseaux de brisevents plutôt qu’un ensemble de parcelles forestières. On cherche par conséquent à caractériser les champs de vent et de turbulence pour ces différentes configurations. Pour ce faire, une expérimentation en soufflerie à été réalisée, visant à caractériser l’écoulement sur des maquettes de paysage présentant cinq degrés de fragmentation (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, où L est la distance entre deux patchs de forêts régulièrement espacés et h est la hauteur de la canopée). Un cas homogène a également été simulé et sert ici de référence. Pour le modèle de canopée choisi, ces expérimentations montrent que l’énergie cinétique turbulente présente dans la basse atmosphère ne passe pas par un maximum pour une valeur de l’espacement intermédiaire comme il était supposé à l’origine. Le cas homogène est la configuration la plus rugueuse. Pour de grands espacements l’influence d’une parcelle ne se fait guère sentir sur la suivante et lorsqu’ils sont faibles l’écoulement ne "ressent" guère les clairières et présente des caractéristiques semblables au cas homogène. Nous avons également évalué un modèle atmosphérique de type "simulation des grandes échelles" à l’aide des données présentées précédemment. Le modèle est capable de reproduire les grandes caractéristiques de la turbulence telles que les vitesses de vent horizontales et verticales, l’énergie cinétique turbulente, les contraintes de Reynolds et les coefficients d’asymétrie horizontale et verticale en tous points du domaine. Cela nous a permis de confirmer la validité des calculs numériques et de simuler l’écoulement sur une plus large gamme de paysages fragmentés. Les résultats démontrent l’importance de l’indice foliaire pour le calcul de la rugosité effective sur une succession de patchs de forêt.

To know how trees behave under windload is important to understand the impact of a windstorm on a forest and identify strategies for limiting wind damage. In order to improve our understanding of wind-tree interaction at the landscape scale, mathematical and mechanical modelling of this interaction is essential, as performing numerous specific measurements in a heterogeneous environment is not feasible.Thus, this thesis first presents the development of an original and innovative tree motion model able to simulate large deflections occurring during storms. This model allows trees to break and has sufficient simplicity to allow simulations of forest motion containing a large number of trees. This model was then coupled to an atmospheric flow model in order to represent wind storm conditions. It has been used to simulate wind-forest interaction at landscape scale. For the first time, the dynamic creation and propagation of gaps in a forest have been simulated realistically, along with the resulting wind flow modifications. Finally, further studies have demonstrated the efficiency of our model for studying the impact of forest management practices on forest vulnerability to storms.In conclusion, this new model has allowed significant advances in forest motion modelling and in the understanding of the phenomena involved during a windstorm. This knowledge should be a good basis for defining best practices in forestry management., La connaissance de la réponse au vent des arbres est importante pour mieux comprendre l'impact d'une tempête sur un massif forestier et identifier des stratégies visant à limiter les dégâts. Pour améliorer notre compréhension de l'interaction vent-plantes à l'échelle du paysage, la modélisation mathématique et mécanique de cette interaction est indispensable, la multiplication de mesures ponctuelles dans un environnement hétérogène étant difficilement réalisable. Ainsi, cette thèse présente d'abord le développement d'un modèle original et novateur du mouvement de l'arbre permettant de simuler les grandes déflexions se produisant lors de tempêtes, et ce jusqu'à la rupture, le tout avec suffisamment de simplicité dans la simulation du mouvement de forêts contenant un grand nombre d'arbres. Ensuite, ce modèle a été couplé à un modèle d'écoulement atmosphérique pour représenter les conditions de tempêtes et a permis de simuler l'interaction vent-forêt à l'échelle du paysage. Pour la première fois, la création dynamique et l'expansion de trouées dans une forêt, avec la modification de l'écoulement du vent qui en résulte, ont été simulées de manière réaliste.La suite de ce travail a montré le potentiel de notre modèle pour étudier l'impact des pratiques de gestion forestière sur la vulnérabilité des forêts face aux tempêtes.En conclusion, ce nouveau modèle apporte des avancées significatives dans la modélisation du mouvement de forêt et dans la compréhension des phénomènes en jeu lors d'une tempête. Cette connaissance devrait être une bonne base pour la définition de meilleures pratiques de gestion des forêts.

Diplôme : Dr. d'Université