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Aquest article presenta una anàlisi de les protestes de treballadors estatals en una ciutat de l'interior de l'Argentina, durant el cicle 1989-1991. En clau soci-històrica s'indaga la dinàmica d'aquests esdeveniments, per a això es treballa amb tres dimensions: la temporalitat, la configuració situada i els col·lectius socials participants. Des d'una escala local s'evidencia com la freqüència protestatària reforça tendències generals alhora que exhibeix una singular intensitat, mentre les condicions contextuals expliquen l'agudització del conflicte social. Al mateix temps, uns certs col·lectius socials actuants generen connexions entre si, articulen organitzacions i potencien vincles amb alguns dels dirigents representatius, per la qual cosa adquireixen, a més, protagonisme nacional., This article presents an analysis of state workers protests in an Argentinian inland city during the 1989-1991 cycle. In a socio-historical key, the dynamics of these events are investigated using three dimensions: temporality, situated configuration and the participating social groups. From a local scale, it is evident that the protest’s frequency reinforces general tendencies while exhibiting a striking intensity. The contextual conditions explain the exacerbation of the social conflict, while certain acting social groups establish connections among themselves and between organizations. At the same time, they enhance links between some representative leaders that allow them to acquire national leadership., Este artículo presenta un análisis de las protestas de trabajadores estatales en una ciudad del interior de Argentina, durante el ciclo 1989-1991. En clave socio-histórica se indaga la dinámica de estos eventos, para lo cual se trabaja con tres dimensiones: la temporalidad, la configuración situada y los colectivos sociales participantes. Desde una escala local se evidencia cómo la frecuencia protestataria refuerza tendencias generales a la vez que exhibe una singular intensidad, mientras las condiciones contextuales explican la agudización del conflicto social. Al mismo tiempo, ciertos colectivos sociales actuantes generan conexiones entre sí, articulan organizaciones y potencian vínculos con algunos de los dirigentes representativos, por lo que adquieren, además, protagonismo nacional.

Les tsunamis, les vagues d'impulsion et les ruptures de barrages représentent des phénomènes extrêmes qui mettent en danger la vie des personnes et la fonctionnalité des infrastructures. Des événements récents dans l'Océan Indien (2004), au Japon (2011) et en Indonésie (2018) ont montré que des mesures constructives peuvent réduire les charges induites sur les structures, et l'objectif de cette étude est d'évaluer et d'analyser le dommage potentiel des bâtiments frappés par des vagues. Au travers d'un programme expérimental étendu, cette recherche d'abord caractérise le comportement hydrodynamique des vagues sur fond sec et sur fond mouillé en termes de la célérité du front, des hauteurs d'eau et des profils de vitesse derrière le front. Ensuite, l'avantage d'avoir des bâtiments perméables pour réduire les hauteurs d'eau et les sollicitations en cas d'inondation est démontré. En outre, cette étude introduit des formules simples pour prédire la charge hydrodynamique sur un bâtiment, en tenant compte de l'effet des ouvertures au travers d'un coefficient de résistance adapté. Ces résultats fournissent des informations importantes pour le dimensionnement d'infrastructures plus sûres, qui puissent agir comme refuges verticaux en cas de dangers naturels liés à l'eau.

Depuis deux ans, la pandémie due au COVID19 ne cesse d’impacter le fonctionnement des hôpitaux aussi bien en France que dans le monde. Au travers de cette étude rétrospective descriptive basée sur les données recueillies dans les différentes unités COVID19 du centre hospitalier d’Arles, nous avons tenté de dresser le profil des patients admis pour infection à Sars CoV2 aussi bien dans les unités d’hospitalisation conventionnelle qu’en réanimation.Notre étude a porté sur 797 patients dont 53,70% d’hommes. La période du travail s'est étendue du mois de mars 2020 au mois de juin 2021.L’âge moyen était de 71 ans. Nous avons comptabilisé 153 décès dont la majorité était composée d’hommes. 90,3% des patients décédés étaient porteurs de comorbidités et l’hypertension artérielle était la comorbidité la plus représentée chez les patients décédés.L’âge moyen des patients décédés était de 82 ans et 25 jours. La durée moyenne du séjour était de 15 jours quel que soit le type de service d’hospitalisation.Nous avons par ailleurs étudié les différents paramètres sus cités sur la période complète puis nous les avons détaillés par « vague ».Les différents paramètres étaient globalement constants comme le sex-ratio, l’âge moyen ou la présence de comorbidités chez les patients. Nous avons en revanche observé une tendance au raccourcissement de la durée du séjour au fil des vagues successives, cette durée passant de 24 jours à la première vague à 15 jours à la troisième.Les résultats de notre étude étaient sensiblement similaires aux données retrouvées dans la littérature. Il convient de noter qu’au vu du caractère récent de la maladie étudiée, peu d’études comparables à la nôtre ont été publiées.Nous avons donc tenté d’expliquer les différents phénomènes observés en nous basant sur des études plus anciennes portant sur des pathologies à tropisme respiratoire.

In this thesis, we show the effects of the surface current on the wave field with a particular interest in the significant wave height (Hs) variability and how Hs spatial gradients are related to the underlying current gradients. With a theoretical and idealized framework, we show that the current-induced refraction leads to a spatial redistribution of the wave action resulting in an inhomogeneity in the Hs field. Then, this inhomogeneity is described in an idealized numerical framework in an isolated mesoscale eddy. The nonlocal effects of the current in the Hs field have been highlighted in this study. Also, the variability of the Hs field is much more important in an eddy field dynamical at the meso- and the submesoscale range than in an eddy with a Gaussian shape. As eddies are not isolated in the ocean, we studied Hs gradients in a realistic framework in the Agulhas current. The sharp Hs gradients monitored by the new filtered altimeter data, are, on average, reproduced by the numerical wave models if forcing currents are sufficiently resolved. It proved the importance of small scale currents in the wave action spatial redistribution. The proportionality between the spatial gradients of the surface Kinetic Energy and Hs has been verified both by the numerical outputs and altimeter data at the mesoscale range. The directional data from SWIM sensors have shown first results motivating for future studies of current effects on the waves., Dans cette thèse, nous présentons les effets des courants sur les vagues avec un intérêt particulier pour la variabilité de leurs hauteurs significatives (Hs) et comment leurs gradients spatiaux sont liés aux gradients spatiaux des courants sous-jacents. Dans un premier temps, nous montrons, dans un cadre théorique et simplifié que la réfraction des vagues induite par les gradients de courants se traduit par une redistribution spatiale de l’action des vagues, conduisant à une inhomogenéité dans le champ des Hs. Ensuite, cette inhomogéneité est étudiée dans un cadre numérique idéalisé dans un tourbillon océanique isolé de mésoéchelle. Cette étude permet de souligner l’effet non local des courants sur les Hs. Aussi, dans un tourbillon dynamique à la fois à la méso- et à la sousmésoechelle, la variabilité du champ des Hs est bien plus importante que pour un tourbillon gaussien.Comme les tourbillons ne sont pas isolés en réalité, nous étudions les gradients spatiaux des Hs dans un cadre réaliste dans le courant des Aiguilles. Les forts gradients observés par les nouvelles données altimétriques filtrées sont, en moyenne, reproductibles par les modèles de vagues si les courants de forçages sont suffisamment résolus démontrant l’importance des petites échelles dans la redistribution de l’action des vagues par les courants. La proportionnalité entre les gradients d’énergie cinétique de surface et les gradients de Hs est vérifiée à la fois par les données altimétriques et le modèle sur toute la gamme de la mésoéchelle. Les mesures directionnelles du capteur SWIM ont montré de premiers résultats motivant quant à l’observation des effets des courants sur le champ de vagues et de ses paramètres.

L'élévation du niveau de la mer induite par le changement climatique augmente la fréquence des niveaux marins extrêmes. Les projections du niveau de la mer sont donc d’intérêt mais sont généralement produites avec des modèles de climat globaux qui ont une résolution spatiale grossière. De plus, ils ne résolvent pas certains processus clés responsables des variations du niveau de la mer à la côte comme les vagues, les marées et les surcotes de tempête, ni leurs interactions. L’objectif de cette thèse est de discuter de pratiques méthodologiques à suivre pour régionaliser des projections de niveau de la mer, notamment des évènements extrêmes, et de quantifier les incertitudes associées à ces choix méthodologiques. Dans cette thèse, des projections régionales de niveau de la mer sont réalisées sur les côtes d’Europe de l’Ouest sur la période 1950 à 2100 pour deux scénarios de changement climatique (SSP1-2.6 et SSP5-8.5). Pour cela, une descente d’échelle dynamique d’un modèle de climat global CMIP6, le modèle CNRM-CM6-1-HR, est réalisée avec la mise en place d’un modèle océanique régional au 1/12° (IBI-CCS) résolvant explicitement les marées et les surcotes de tempête en plus de la circulation générale océanique. Des corrections de biais sont appliquées aux forçages globaux et la hausse du niveau de la mer moyen du modèle de climat est imposée comme forçage. De plus, pour inclure la surcote des vagues aux projections du niveau d’eau à la côte, une descente d’échelle dynamique d'un modèle global de vagues est effectuée. Les interactions océan-vagues sont prises en compte en forçant le modèle régional de vagues par des sorties horaires de courants de surface et de niveau de la mer du modèle océanique régional IBI-CCS. Cette méthodologie permet donc d’inclure, en plus de tous ces processus côtiers, une grande partie de leurs interactions. A partir des sorties horaires des simulations régionales océan et vagues produites, des EVA (Extreme Value Analyses) sont effectuées pour analyser les extrêmes sur toute la période. Dans un premier temps, nous montrons que l’impact de la descente d’échelle dynamique et des corrections sur les projections de niveau de la mer est faible sur les côtes, dû à un modèle forceur déjà relativement haute résolution (1/4° pour l’océan) par rapport aux résolutions typiques des modèles de climat (environ 1°). Ensuite, l’importance d’inclure la surcote des vagues dans le niveau d’eau à la côte est mise en évidence par le fait que cela rallonge jusqu’à 30 ans l'année où l'événement centennal historique devient annuel sur les côtes atlantiques européennes et méditerranéennes. Ces résultats dépendent toutefois de la chaîne de modélisation mise en place, de la méthode d’analyse appliquée, et de la région d’étude. Par ailleurs, nous montrons que la prise en compte des interactions non-linéaires vagues-niveau de la mer influence les extrêmes de hauteurs significatives des vagues dans les zones macro-tidales. Plus particulièrement, la prise en compte de ces interactions non-linéaires peut causer des différences sur le flux d’énergie des vagues (utilisé comme proxy pour l’érosion côtière événementielle) allant jusqu’à +80% en 2100. Cette thèse a permis de développer une approche méthodologique qui servira par la suite à la production d’ensembles de projections de niveau de la mer, afin de caractériser les incertitudes associées à ces projections.

Les littoraux constitués de sédiments grossiers, communs dans les moyennes à hautes latitudes, se caractérisent par des valeurs de porosité et de perméabilité plus importantes, et des profils de plage plus réflectifs et à pente plus forte si on les compare aux littoraux purement sableux. Une des complexités majeures de ce type de massif sédimentaire est l’hétérogénéité en taille et en forme du sédiment qui le compose, allant de graviers aux galets, souvent mélangés en proportions variables à des sables. Cette hétérogénéité induit des variations notables de la porosité interne et par conséquent influence la morphodynamique de la plage. Les objectifs de cette étude qui s’appuie exclusivement sur une modélisation analogique sont : (1) d’analyser l’évolution d’un profil de plage à forte porosité soumis à différents forçages (vagues régulières et irrégulières, variations du niveau d’eau moyen) ; (2) de décrire les processus opérant dans la zone de déferlement ; (3) de quantifier la réflexion des vagues en fonction de la morphologie du profil de plage ; (4) d’estimer l’impact d’une diminution progressive de la porosité par ajout de sable sur la morphodynamique. Les expériences ont été menées dans un canal à houle d’une longueur de 18 m, pour 65 cm de hauteur et 50 cm de large. Afin de respecter au maximum les similitudes d’échelle, des matériaux de faible densité ont été utilisés : d’une part des granules PET de 2.5 mm de diamètre et de densité d = 1.4 g/cm3 pour simuler les galets, d’autre part de l’abrasif plastique (150-250 µm, d = 1.48 g/cm3) pour simuler le sable. Les expériences n’incluant que des granules (galets) ont naturellement mené à la formation d’une marche de bas de plage associée à un replat topographique dans la zone de déferlement et un haut profil de plage abrupt. Les variations du niveau d’eau moyen se traduisent par des ajustements morphologiques de la plage, et des variations du coefficient de réflexion de la houle. L’ajout de sédiments fins en avant-plage a pour conséquence une infiltration progressive des fines dans le massif grossier perméable, sous la couche active de charriage des granules. Le colmatage de la porosité conduit à une diminution des pentes en bas de plage et à une plus faible réflexivité de la houle en bas niveau. L’utilisation de matériaux plastiques basse densité s’avère prometteuse et constitue une option intéressante pour étudier en laboratoire la morphodynamique des littoraux à granulométrie grossière.

The rapid emergence of Floating Offshore Wind Turbines (FOWT) has brought a strong demand for high-fidelity numerical methods to better predict the response of such structures under severe metocean conditions. In these scenarios, design standards suggest simplified approaches, but their applicability is limited, especially when considering complex geometries and/or nonlinear events. Moreover, experimental campaigns are expensive, and few field data are available. So, Computational Fluid Dynamics (CFD) could be a key asset in the design process of FOWT. This thesis aims to assess the ability of a CFD approach to model critical hydrodynamic aspects of semi-submersible FOWT. The overset meshing method built in the open-source software OpenFOAM® is used to handle the body motions. The wave generation and absorption toolbox waves2Foam is coupled with the overset solver to model the interaction between waves and the structure. The results are validated against experimental and numerical data from the literature. Convergence analysis and meshing methodologies of a 2D Numerical Wave Tank (NWT), with fixed and freely floating structures subjected to waves, are considered. Non-linearities are emphasized. The NWT is then extended in 3D to investigate the hydrodynamic response of the DeepCWind semi-submersible FOWT, designed by NREL. Forces and run-up are analyzed for fixed and anchored moving platforms. Wave induced motion and free decay tests are presented. The overset mesh method is also used to estimate the hydrodynamic coefficients resulting from the vertical forced motion of heave damping plate, widely used in FOWT designs., L'émergence rapide des éoliennes flottantes a entraîné une forte demande de méthodes numériques haute-fidélité afin de mieux prédire le comportement de telles structures dans des conditions météorologiques sévères. Dans ces scénarios, les standards de conception suggèrent des approches simplifiées, mais leur applicabilité est limitée, en particulier lorsque l'on considère des géométries complexes et / ou des événements non-linéaires. De plus, les campagnes expérimentales sont coûteuses et peu de données réelles sont disponibles. Ainsi, la Mécanique des Fluides Numérique (MFN) pourrait être un atout clé dans le processus de conception des éoliennes flottantes. Cette thèse vise à évaluer la capacité d'une approche de MFN à modéliser certains aspects hydrodynamiques critiques des éoliennes flottantes de type semi-submersible. La méthode des maillages superposés (overset), intégrée dans le logiciel open-source OpenFOAM®, est utilisée pour modéliser les mouvements de la structure. La méthode numérique de génération et d'absorption de vagues de l’outil waves2Foam est couplée au solveur de maillages superposés pour modéliser les interactions entre les vagues et la structure. Les résultats sont validés par comparaison avec des données expérimentales et numériques issues de la littérature. Des analyses de convergence numérique sont réalisées, et les méthodologies de maillage d'un Canal à Houle Numérique 2D (CHN) sont analysées, pour des structures fixes ou flottantes soumises aux vagues. Les non-linéarités sont mises en évidence. Le CHN est ensuite étendu en 3D pour étudier la réponse hydrodynamique du flotteur semi-submersible DeepCWind, conçu par NREL. Les forces et le run-up le long des parois sont analysés pour des plateformes fixes ou flottantes. L’étude des mouvements de la structure dans les vagues, ainsi que des cas d’extinction libre, sont présentés. La méthode des maillages superposés est également utilisée pour étudier les coefficients hydrodynamiques résultant du mouvement forcé vertical de plaques d'amortissement en pilonnement, largement utilisées dans la conception d’éoliennes flottantes.

The variety of forecasting methods for geophysical variables is increasing. Therefore, understanding the properties, advantages and limitations of each method is crucial. We focus on “analogs” which have been used in meteorology for more than 60 years. The probability to find good analogs is expressed through closed-form probability distributions of analog-to-target distances, derived for ergodic dynamical systems. Application to 10 m-wind data shows that the first analog-to-target distances are very similar, which is not the case for low-dimensional systems. Then, we compare the efficiency of several analog forecasting methods, by linking analog forecasting errors to the flow map of the system. The influence of observational noise on analog forecasts is studied theoretically and numerically, justifying the use of a large number of analogs to mitigate the effect of noise. The applicability of analog forecasts to heavy-tailed random variables is tested numerically on a state-space model, witnessing the need for a larger amount of data to forecast extreme events. Finally, a physics-based methodology is proposed to forecast extreme ocean waves, using only crest velocity measurementsin order to simplify the forecasting process.; La variété des méthodes de prévision des variables géophysiques va croissante. Il est donc essentiel de comprendre les propriétés, les avantages et les limites de chaque méthode. Nous étudions les “analogues”, utilisés en météorologie depuis plus de 60 ans. La probabilité de trouver de bons analogues est exprimée via des distributions de probabilité de distances d’analogues, dont la forme analytique est obtenue pour les systèmes dynamiques ergodiques. L’application aux données de vent à dix mètres montre que les premières distances d’analogues sont très similaires, ce qui n’est pas le cas pour les systèmes de faible dimension. Ensuite, nous comparons l’efficacité de plusieurs méthodes de prévision par analogues, en reliant les erreurs de prévision au flot du système. L’influence du bruit d’observation sur les prévisions par analogues est étudiée théoriquement et numériquement, justifiant l’utilisation d’un grand nombre d’analogues pour atténuer l’effet du bruit. L’applicabilité des prévisions par analogues aux variables aléatoires à queue lourde est testée numériquement sur un modèle espace-état, montrant la nécessité de disposer d’un plus grand nombre de données pour prévoir les événements extrêmes. Enfin, un modèle physique de prévision des vagues océaniques extrêmes est proposé. Celui-ci est basé uniquement sur des mesures de vitesse de crête, afin de simplifier la prévision.

Researches conducted in this thesis address the problem of deterministic prediction of ocean wave fields around a marine structure, a key parameter for the analysis and control of a vast range of offshore operations, on the basis ofdatasets acquired remotely by an optical sensor. Efforts focus on the inclusion, at low computational cost, of the modeling of nonlinear hydrodynamic phenomena, preserving the reliability the surface representation in case of severe sea state.A weakly nonlinear Lagrangian approach (ICWM), whose hydrodynamic properties are evaluated by inter-comparison with reference wave models, is selected for the description of the free surface. The prediction problem is then formulated as an inverse problem that aims at fitting the solution described by the wave model to observations, here composed of free surface elevation datasets generated by a synthetic, yet realistic, lidar sensor scanning the ocean surface at grazing angle. Predictions are then issued through the propagation in time and space of the parameterized wave model. The applicability of the methodology is validated using observations of both unidirectional and directional wave fields, obtained at differentinstants to compensate for their strong spatial non-uniformity. The relative performance comparison between ICWM and lower-order wave models highlights the improvements due to the modeling of wave nonlinearities, especially those pertaining to the correction of the dispersion relation. A demonstration of the usefulness of ICWM is then provided by meansof a procedure that is fully validated experimentally in a wave tank.; Les recherches présentées dans le cadre de cette thèse portent sur le traitement de mesures par télédétection optique de la surface océanique en vue de la prédiction de champs de vagues au voisinage d’une structure marine, information cruciale pour l’analyse et le contrôle d’une large gamme d’opérations en mer. Elles visent notamment à inclure, à moindre coût calcul, la modélisation de phénomènes nonlinéaires, conservant une représentation réaliste de la surface en cas d’état de mer sévère. Une approche Lagrangienne faiblement nonlinéaire (ICWM), dont les propriétéshydrodynamiques sont étudiées par intercomparaison avec des modèles de référence, est sélectionnée pour la description de la surface libre. Le problème de prédiction est formulé comme un problème inverse dont le but est de faire correspondre la solution décrite par le modèle de vagues à des observations, composées ici d’élévations de surface mesurées par un capteur lidar synthétique balayant la surface en incidence rasante. Les prédictions résultent de la propagation en temps/espace du modèle ainsi paramétré. L’applicabilité de la méthodologie est validée à l’aide d’observations de champs de vagues unidirectionnels et directionnels, acquises à des instants différents pour pallier à leur forte nonuniformité spatiale. La comparaison relative des performances de ICWM et de modèles d’ordre inférieur met en évidence les améliorations dues à la modélisation des non-linéarités, notamment celles issues de la correction de la relation dedispersion. Une démonstration de la pertinence de l’utilisation de ICWM est ensuite proposée au moyen d’une procédure entièrement validée expérimentalement en bassin de houle.

This thesis is about the numerical studies of bursting bubbles at the surface of liquid. We will work with a large range of bubble radius from bubbles of about a few micrometers to bubbles of a few centimeters for a large range of viscosity. The production of jet drops after the bursting of a bubble depends highly on the size and the viscosity of the liquid our control parameters. We will first set up a numerical simulation able to simulate the bursting of a bubble at the surface of the liquid. We will validate the numerical convergence of our code according to different criteria. In a second time, we will perform a systematique study on the bursting of a bubble. We will first characterize all the jet drops produced by a bursting bubble in order to estimate different quantities that are transferred from the liquid to the air. In a third part, we will analyze the sensitivity of the bursting bubble to some small variation in the initial velocity field. This study will be performed on a large range of the control parameters. These results will allow us to determine the number of matters transferred by the jet drops during the event of a breaking wave at the surface of the ocean. Last, we will analyze in mode details the impact of an initial perturbation on the jet drops production. We will show that the control parameters will impact the sensitivity of the simulation to the initial perturbation.; Cette thèse traite de l'étude de l'éclatement de bulle à la surface des liquides au moyen de méthodes numériques. Nous travaillerons avec une large gamme de taille de bulle, passant de bulle de quelques micromètres de rayon à quelques centimètres, pour une large gamme de viscosité. La formation de goutte jet suite à l'éclatement d'une bulle est fortement dépendante de la taille et de la viscosité du liquide qui sont nos paramètres de contrôle. Dans un premier temps, nous réaliserons une simulation numérique capable de simuler l'éclatement d'une bulle à la surface des liquides. Nous validerons la convergence numérique de notre simulation selon différents critères. Dans un second temps, nous réaliserons une étude systémique de l'éclatement d'une bulle. Une fois que nous aurons caractérisé l'ensemble des gouttes de jet produites lors de l'éclatement d'une bulle, nous estimerons différentes quantités échangées entre l'air et la phase liquide. Dans une troisième partie, nous analyserons la sensibilité de l'éclatement d'une bulle à de légères variations sur le champ de vitesse initiale. Cette étude sera menée pour un grand nombre de conditions initiales. L'ensemble des résultats ainsi obtenus nous permettra alors de déterminer la quantité de matière éjectée par les gouttes de jet dans le cadre du déferlement d'une vague à la surface de l'océan. Enfin, dans un dernier temps nous irons observer plus en détail l'impact des perturbations initiales sur la production des gouttes. Nous montrerons que les paramètres de contrôle vont impacter la sensibilité des simulations aux conditions initiales.

This thesis presents a multi-scale investigation of the role of waves, sea level and human settlements to understand long-term coastal evolution of the 400-km long sandy Bight of Benin coast (Gulf of Guinea, West Africa). Coastal morphology and its ocean drivers are monitored using local shore-based video camera and regional satellite remote sensing. New video developpements show the potential of video camera in sensing daily beach profile, waves and sea level at the coast. The results reveal the dominant influence of waves on shoreline variability at the event (daily) and seasonal scales, whereas at the intraseasonal and interannual scales, the shoreline is dominantly modulated by sea level changes. Over longer periods (decades), anthropogenic influence, such as deep water harbours and the reduction of sediment river (such as Volta and Niger) discharge due to dams significantly alter sediment transport, creating several erosion zones. These observations over the long term are satisfactorily reproduced by the implemented shoreline model, specially in the vicinity of the harbors, and allows to estimate, for example, the amount of sediment nourishment necessary to limit erosion downstream of Lagos harbor. Beside their fundamental interest, these results put strong basis to improve regional coastal policies.; Cette thèse présente une étude multi-échelle du rôle des vagues, du niveau de la mer et des infrastructures humaines pour comprendre l'évolution à long terme des 400 km de côte sableuse dans la Baie du Bénin (Golfe de Guinée, Afrique de l'Ouest). La morphologie côtière et les forçages océaniques sont mesurés au niveau local par un système d'observation vidéo et au niveau régional par télédétection satellite. De nouvelles améliorations des techniques vidéo montrent le potentiel des systèmes vidéo dans l'estimation journalière du profil de la plage, des vagues et du niveau de la mer à la côte. Les résultats révèlent l'influence dominante des vagues sur la variabilité côtière aux échelles événementielle (journalière) et saisonnière, tandis qu'aux échelles intrasaisonnière et interannuelle, le trait de côte est modulé de manière dominante par les changements du niveau de la mer. Sur des périodes plus longues (décennies), les influences anthropiques, telles que les ports en eau profonde et la réduction des flux sédimentaires fluviaux (à l'exemple de la Volta et le Niger) due aux barrages, modifient considérablement le transport sédimentaire, conduisant à l'apparition de plusieurs zones d'érosion. Ces observations à long terme sont reproduites de manière satisfaisante par le modèle de trait de côte mis en œuvre, en particulier à proximité des ports, et permettent d'estimer, par exemple, la quantité de sédiments nécessaire pour limiter l'érosion en aval du port de Lagos. Outre leur intérêt fondamental, ces résultats constituent un cadre solide pour l'amélioration des politiques côtières dans la région.

This thesis presents a multi-scale investigation of the role of waves, sea level and human settlements to understand long-term coastal evolution of the 400-km long sandy Bight of Benin coast (Gulf of Guinea, West Africa). Coastal morphology and its ocean drivers are monitored using local shore-based video camera and regional satellite remote sensing. New video developpements show the potential of video camera in sensing daily beach profile, waves and sea level at the coast. The results reveal the dominant influence of waves on shoreline variability at the event (daily) and seasonal scales, whereas at the intraseasonal and interannual scales, the shoreline is dominantly modulated by sea level changes. Over longer periods (decades), anthropogenic influence, such as deep water harbours and the reduction of sediment river (such as Volta and Niger) discharge due to dams significantly alter sediment transport, creating several erosion zones. These observations over the long term are satisfactorily reproduced by the implemented shoreline model, specially in the vicinity of the harbors, and allows to estimate, for example, the amount of sediment nourishment necessary to limit erosion downstream of Lagos harbor. Beside their fundamental interest, these results put strong basis to improve regional coastal policies.; Cette thèse présente une étude multi-échelle du rôle des vagues, du niveau de la mer et des infrastructures humaines pour comprendre l'évolution à long terme des 400 km de côte sableuse dans la Baie du Bénin (Golfe de Guinée, Afrique de l'Ouest). La morphologie côtière et les forçages océaniques sont mesurés au niveau local par un système d'observation vidéo et au niveau régional par télédétection satellite. De nouvelles améliorations des techniques vidéo montrent le potentiel des systèmes vidéo dans l'estimation journalière du profil de la plage, des vagues et du niveau de la mer à la côte. Les résultats révèlent l'influence dominante des vagues sur la variabilité côtière aux échelles événementielle (journalière) et saisonnière, tandis qu'aux échelles intrasaisonnière et interannuelle, le trait de côte est modulé de manière dominante par les changements du niveau de la mer. Sur des périodes plus longues (décennies), les influences anthropiques, telles que les ports en eau profonde et la réduction des flux sédimentaires fluviaux (à l'exemple de la Volta et le Niger) due aux barrages, modifient considérablement le transport sédimentaire, conduisant à l'apparition de plusieurs zones d'érosion. Ces observations à long terme sont reproduites de manière satisfaisante par le modèle de trait de côte mis en œuvre, en particulier à proximité des ports, et permettent d'estimer, par exemple, la quantité de sédiments nécessaire pour limiter l'érosion en aval du port de Lagos. Outre leur intérêt fondamental, ces résultats constituent un cadre solide pour l'amélioration des politiques côtières dans la région.

National audience; L'invisibilité et la transparence sont des notions associées à des objets fascinants de la littérature fantastique et l'imaginaire ; elles sont appréhendées à travers le prisme des ondes lumineuses-la lumière-dont elles adoptent le langage. Ces notions ne sont pas moins fascinantes dans le monde des ondes radioélectriques, acoustiques et mécaniques où l'invention des métamatériaux laisse entrevoir des applications en photonique et génie civil grâce aux dernières avancées scientifiques et techniques.

The Western Mediterranean Sea area is frequently affected in automn by heavy precipitation events (HPEs). These episodes, characterized by strong offshore low-level winds and heavy rain in a short period of time, can lead to severe flooding and wave-submersion events. This thesis work aims to progress towards integrated short-range forecast system via coupled modelling for a better representation of the processes at the air-sea interface. The methodology consists in studying the impact of a realistic representation of freshwater flow into the ocean, then examining the impact of better taking into account the sea state, particularly through coupling.In a first part, we evaluated the sensitivity to different river flow representations in the NEMO ocean model during the HyMeX campaign (SOP1, fall 2012). For this purpose, two ocean configurations were used, WMED (1/36°) covering the Western Mediterranean Sea and a new configuration : NWMED (1/72°) covering the Northwestern Mediterranean Sea. Three river discharge forcings are used : a monthly climatology as well as daily and hourly observations. The results showed a significant local impact on the ocean stratification when river discharge observations are used compared to climatology. The surface salinity is modified as well as the mixing layer, becoming thinner, delimited by a well marked halocline.Secondly, we focused on a HPE that occurred between October 12 and 14, 2016 in the south of France. In order to study the role of sea state in air-sea exchanges, a set of numerical simulations was carried out with the Météo-France AROME kilometric atmospheric model - including the turbulent sea surface fluxes parameterization WASP - forced or coupled with the WaveWatchIII wave model. The results showed that taking sea state into account has a significant impact on the lower levels of the atmosphere, reducing the surface wind speed and modifying the precipitation forecast over sea, particularly the location.In the third part of the thesis, we evaluated the contribution of ocean-atmosphere-wave coupling. In order to identify and quantify the coulping impacts, coupled ocean-atmosphere-wave simulations were performed using the coupled NEMO-AROME-WaveWatchIII system and notably compared to coupled atmosphere-wave and ocean-atmosphere simulations. The results showed, first of all, that the forecast is sensitive to coupling, and that the interactive coupling with the ocean leads to significant changes in the heat and moisture supply of HPE, while coupling with a wave model mainly leads to changes in the low-level dynamics. These results were finally compared with atmospheric sensitivity tests to the turbulent sea surface fluxes parameterization and to SST. It emerges that the choice of the parameterization can be of great importance for the HPE forecast as large as the coupling with an interactive ocean, whereas the dynamic effect is only produced by considering waves forcing/coupling.; La Méditerranée occidentale est particulièrement touchée en automne par des événements fortement précipitants. Ces épisodes caractérisés par des vents forts en mer et de fortes pluies en peu de temps peuvent entraîner d’importantes inondations ainsi que des phénomènes de vagues-submersions. Ces travaux de thèse ont pour but de progresser vers la prévision intégrée à courte échéance de ces événements via la modélisation couplée pour une meilleure représentation des processus à l’interface air-mer. La méthodologie mise au point ici consiste à étudier l’impact d’une représentation réaliste des débits pour l’océan superficiel, puis d’examiner l’impact d’une meilleure prise en compte de l’état de mer, notamment au travers du couplage.Dans une première partie, nous avons évalué la sensibilité à différentes représentations du débit dans le modèle d’océan NEMO durant la campagne HyMeX (SOP1, automne 2012). Pour cela, deux configurations océaniques ont été utilisées, WMED (1/36°) couvrant la méditerranée occidentale et une nouvelle configuration : NWMED (1/72°) couvrant la méditerranée nord-ouest. Trois forçages de débits sont utilisés : une climatologie mensuelle ainsi que des observations journalières et horaires de débits. Les résultats ont montré localement un impact significatif sur la stratification océanique lorsque les observations de débits sont utilisées comparé à la climatologie. La salinité de surface est modifié ainsi que la couche de mélange, plus fine, car délimitée par une halocline bien marquée. Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous sommes intéressés à un épisode méditerranéen survenu entre le 12 et le 14 octobre 2016 dans le sud de la France. Afin d’étudier le rôle de l’état de mer dans les échanges air-mer un ensemble de simulations numériques a été fait avec le modèle atmosphérique kilométrique de Météo-France AROME - incluant la paramétrisation des flux turbulent WASP - forcé ou couplé avec le modèle de vagues WaveWatchIII. Les résultats ont montré que la prise en compte de l’état de mer avait un impact significatif sur les basses de couches de l’atmosphère en réduisant notamment la vitesse du vent de surface et en modifiant les prévisions des précipitations en mer, particulièrement leurs localisations.Dans la troisième partie de la thèse, nous avons évalué l’apport du couplage océan-atmosphère-vagues sur le cas d’étude d’octobre 2016. Afin de pouvoir identifier et quantifier les impacts du couplage, des simulations couplées océan-atmosphère-vagues ont été réalisées à l’aide du système couplé NEMO-AROME-WaveWatchIII et comparées aux simulations couplées atmosphère-vagues et océan-atmosphère. Les résultats montrent d’abord une sensibilité de la prévision aux couplages, et que le couplage interactif avec l’océan conduit à des modifications dans l’alimentation en chaleur et humidité des systèmes fortement précipitants, tandis que le couplage avec un modèle de vagues conduit principalement à modifier la dynamique en basses couches. Ces résultats ont finalement été mis en parallèle avec des tests de sensibilité à la paramétrisation des flux turbulents de surface. Il en ressort que le choix de la paramétrisation des flux turbulents peut avoir un impact de même ampleur voire plus important sur la prévision de l’épisode méditerranéen que le couplage avec un océan interactif, alors que l’effet dynamique n’est produit qu’en considérant le forçage/couplage des vagues.

The Western Mediterranean Sea area is frequently affected in autumn by heavy precipitation events (HPEs). These episodes, characterized by strong offshore low-level winds and heavy rain in a short period of time, can lead to severe flooding and wave-submersion events. This thesis work aims to progress towards integrated short-range forecast system via coupled modeling for a better representation of the processes at the air-sea interface. The methodology consists in studying the impact of a realistic representation of freshwater flow into the ocean, then examining the impact of better taking into account the sea state, particularly through coupling.In a first part, we evaluated the sensitivity to different river flow representations in the NEMO ocean model during the HyMeX campaign (SOP1, fall 2012). For this purpose, two ocean configurations were used, WMED (1/36°) covering the Western Mediterranean Sea and a new configuration: NWMED (1/72°) covering the Northwestern Mediterranean Sea. Three river discharge forcings are used: a monthly climatology as well as daily and hourly observations. The results showed a significant local impact on the ocean stratification when river discharge observations are used compared to climatology. The surface salinity is modified as well as the mixing layer, becoming thinner, delimited by a well marked halocline. Secondly, we focused on a HPE that occurred between October 12 and 14, 2016 in the south of France. In order to study the role of sea state in air-sea exchanges, a set of numerical simulations was carried out with the Météo-France AROME kilometric atmospheric model - including the turbulent sea surface fluxes parameterization WASP - forced or coupled with the WaveWatchIII wave model. The results showed that taking sea state into account has a significant impact on the lower levels of the atmosphere, reducing the surface wind speed and modifying the precipitation forecast over sea, particularly the location. In the third part of the thesis, we evaluated the contribution of ocean-atmosphere-wavecoupling. In order to identify and quantify the coulping impacts, coupled ocean-atmospherewave simulations were performed using the coupled NEMO-AROME-WaveWatchIII system and notably compared to coupled atmosphere-wave and ocean-atmosphere simulations. The results showed, first of all, that the forecast is sensitive to coupling, and that the interactive coupling with the ocean leads to significant changes in the heat and moisture supply of HPE, while coupling with a wave model mainly leads to changes in the low-level dynamics. These results were finally compared with atmospheric sensitivity tests to the turbulent sea surface fluxes parameterization and to SST. It emerges that the choice of the parameterization can be of great importance for the HPE forecast as large as the coupling with an interactive ocean, whereas the dynamic effect is only produced by considering waves forcing/coupling.; La Méditerranée occidentale est particulièrement touchée en automne par des événements fortement précipitants. Ces épisodes caractérisés par des vents forts en mer et de fortes pluies en peu de temps peuvent entraîner d'importantes inondations ainsi que des phénomènes de vagues-submersions. Ces travaux de thèse ont pour but de progresser vers la prévision intégrée à courte échéance de ces événements via la modélisation couplée pour une meilleure représentation des processus à l'interface air-mer. La méthodologie mise au point ici consiste à étudier l'impact d'une représentation réaliste des débits pour l'océan superficiel, puis d'examiner l'impact d'une meilleure prise en compte de l'état de mer, notamment au travers du couplage. Dans une première partie, nous avons évalué la sensibilité à différentes représentations du débit dans le modèle d'océan NEMO durant la campagne HyMeX (SOP1, automne 2012). Pour cela, deux configurations océaniques ont été utilisées, WMED (1/36°) couvrant la méditerranée occidentale et une nouvelle configuration : NWMED (1/72°) couvrant la méditerranée nord-ouest. Trois forçages de débits sont utilisés : une climatologie mensuelle ainsi que des observations journalières et horaires de débits. Les résultats ont montré localement un impact significatif sur la stratification océanique lorsque les observations de débits sont utilisées comparé à la climatologie. La salinité de surface est modifiée ainsi que la couche de mélange, plus fine, car délimitée par une halocline bien marquée. Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous sommes intéressés à un épisode méditerranéen survenu entre le 12 et le 14 octobre 2016 dans le sud de la France. Afin d'étudier le rôle de l'état de mer dans les échanges air-mer un ensemble de simulations numériques a été fait avec le modèle atmosphérique kilométrique de Météo-France AROME - incluant la paramétrisation des flux turbulent WASP - forcé ou couplé avec le modèle de vagues WaveWatchIII. Les résultats ont montré que la prise en compte de l'état de mer avait un impact significatif sur les basses de couches de l'atmosphère en réduisant notamment la vitesse du vent de surface et en modifiant les prévisions des précipitations en mer, particulièrement leurs localisations. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons évalué l'apport du couplage océan-atmosphère-vagues sur le cas d'étude d'octobre 2016. Afin de pouvoir identifier et quantifier les impacts du couplage, des simulations couplées océan-atmosphère-vagues ont été réalisées à l'aide du système couplé NEMO-AROME-WaveWatchIII et comparées aux simulations couplées atmosphère-vagues et océan-atmosphère. Les résultats montrent d'abord une sensibilité de la prévision aux couplages, et que le couplage interactif avec l'océan conduit à des modifications dans l'alimentation en chaleur et humidité des systèmes fortement précipitants, tandis que le couplage avec un modèle de vagues conduit principalement à modifier la dynamique en basses couches. Ces résultats ont finalement été mis en parallèle avec des tests de sensibilité à la paramétrisation des flux turbulents de surface. Il en ressort que le choix de la paramétrisation des flux turbulents peut avoir un impact de même ampleur voire plus important sur la prévision de l'épisode méditerranéen que le couplage avec un océan interactif, alors que l'effet dynamique n'est produit qu'en considérant le forçage/couplage des vagues.

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

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

The creation of directionnal wave spectra out of airborne LiDAR data can be made using two dimensional fast Fourier transform or by using wavelet analysis. This work used Fourier transform. These spectra, contrary to satellites, need Doppler shifting corrections but can dismiss the 180° ambiguity on the wave spreading direction. In order to accomplish this correction, two methods have been explored : a point by point method and an image correction method Furthermore, airborne LiDAR directionnal wave spectra show that it possible to detect smaller wavelengths than satellites. Thus allowing the creation of finer data on a smaller zone, allowing these spectra to be effeciently used in satellite instrument calibration.; La création de spectres directionnels de vagues à l’aide de données acquises par LiDAR aéroporté peut être réalisée soit par décomposition en séries de Fourier en deux dimensions, soit en analyses par ondelettes. Les spectres réalisés ici le sont par transformée de Fourier. Ces spectres, contrairement aux données issues de mesures satellitaires nécessitent de corriger l’effet Doppler, mais peuvent lever l’ambiguïté à 180° du sens de propagation des vagues. Pour corriger cet effet, deux méthodes ont été utilisés : une méthode par algorithme de traitement d’image et une méthode de correction point par point. De plus, les spectres issus de données acquises par LiDAR aéroporté montrent qu’il est possible de détecter des ondes de plus faibles périodes que ce qui est détectable par satellite, permettant donc la création d’une donnée plus fine, bien qu’établie sur une zone plus restreinte. Ces spectres peuvent ainsi être utilisés efficacement dans l’étalonnage de capteurs satellites

Scour at the foot of the seawalls (toe-scour) is one of the major causes of structural damage to sea-walls, involved in 12% of directly-observed damages. For engineering purposes, simple empirical approaches are often used to predict toe-scour but these are often limited. And whilst data from field observations and experimental studies are both very valuable, they both suffer from practical limitations. Experimental work for example is limited by similarity constraints and full scale experiments are expensive, without allowing detailed control of individual parameters. Numerical simulations therefore offer an interesting alternative but they are not without challenges. The first problem is the correct modelling of free surface dynamics including wave breaking processes. The second is modelling the scour development process and its feedback on the flow pattern. Finally, to be practically useful, the method should be robust and use reasonably affordable computational resources for full-scale simulation.This thesis describes the development of an integrated numerical model is based on OpenFOAM – an open source CFD platform – which includes free surface dynamics, sediment transport and bed deformation processes. The free surface dynamics are modeled using the Volume of Fluid (VOF) method with wave generation and absorption capabilities based on the use of a relaxation zone. The sediment transport process is calculated based on the bed load and suspended load approach and solved in the bed boundary using the Finite Area Method. The bed deformation is calculated using the sediment continuity equation, and the mesh is updated to take account the bed change.Several calibration tests have been performed to determine the model capabilities. Firstly, a sensitivity analysis was performed to characterize the influence of mesh size and numerical schemes on wave propagation. Secondly, several methods were compared for eliminating unwanted wave reflection. The model was then used to compute the wave-induced mass transport velocity in a closed flume, and the results compared with the theoretical solution and experimental data. It is shown that the failure to model correctly the pressure condition at the free surface leads to an overestimate of the drift close to the surface, which has to be compensated by an excessive negative drift in the body of the fluid. Fourth, the bed shear stress calculation is tested by studying the case of an oscillatory flow boundary layer. Two methods for computing the bed shear stress have been devised and tested with different mesh sizes. Finally, a simulation is carried out using all of these developments, to simulate the problem of erosion induced by the unsteady flow resulting from a dam-break, and the results are compared with an experimental test case. The sediment transport occurs mainly in the form of sheet flow, and a new method of simulating sheet flow has been devised, based on an analogy with dispersion in a fluidized bed. This approach has the advantage over previous models that it does not require any ad-hoc modification of existing sediment transport models. Finally, the complete model is applied to the case of waves impacting on a sea wall, first for horizontal bed case and second for the case of a sloped beach. The hydrodynamic properties of the flow are analyzed for both cases without using the bed deformation module. Then the scour model with movable bed is included in the simulation, for both cases., L'affouillement au pied des digues est l'un des principaux facteurs de l’endommagement structurel des digues, impliqué dans 12% des cas documentés. Pour les applications pratiques, l'affouillement au pied des digues est souvent modélisé avec une approche empirique simple qui a ses limites. Bien que des observations sur le terrain et des travaux expérimentaux soient utiles, il existe des limites dans l'approche. La pertinence des expériences en laboratoire est limitée par des problèmes de similitude et les expériences en vraie grandeur coûtent cher, et ne permettent pas une maîtrise des conditions expérimentales. Les simulations numériques nous offrent une alternative intéressante mais posent aussi quelques défis. La première difficulté est la modélisation correcte de la dynamique de la surface libre, y compris le processus de déferlement de la vague. Le deuxième problème est la modélisation de l’érosion des sédiments du lit, et l’influence de l’évolution du profil du lit sur l’écoulement. Enfin, pour être utile, la méthode doit être robuste, ne nécessitant que des ressources de calcul raisonnables de calcul pour effectuer la simulation d’un domaine d’une taille pertinente.Cette thèse décrit le développement d’un modèle numérique intégré basé sur OpenFOAM – une plate-forme CFD open source – qui comprend la dynamique de surface libre, le transport des sédiments et le processus de déformation du lit. La dynamique de surface libre est modélisée à l'aide de la méthode Volume of Fluid (VOF) avec des zones de relaxation pour la génération et l’absorption de la houle. Le processus de transport des sédiments est modélisé avec un transport par charriage et un transport des sédiments en suspension et l’échange avec le lit est calculé avec la méthode des Surfaces Finies. La déformation du lit est calculée avec l'équation de continuité des sédiments, et le maillage est déformé pour tenir compte du changement de lit.Plusieurs essais d'étalonnage ont été effectués pour caractériser les capacités du modèle. Premièrement, l’influence de la résolution spatiale et des schémas numériques sur la propagation de la houle ont été étudiés. Puis, plusieurs méthodes pour éliminer la réflexion de la houle ont été implémentées et comparées. La dérive de Stokes dans un canal fermé a été calculée et comparée avec les résultats théoriques et expérimentaux. Il est montré que le modèle surestime la dérive de Stokes près de la surface, parce que la pression à la surface libre n’est pas calculée correctement, et ceci induit une vitesse négative trop importante à l’intérieure du fluide. Quatrièmement, le calcul de la contrainte de cisaillement du lit a été testé avec le cas d’une couche limite oscillatoire. Deux méthodes pour le calcul de la contrainte de cisaillement au lit ont été testées avec différentes résolutions spatiales. Enfin, tous ces éléments ont été testés ensemble, dans la simulation d’une rupture de barrage sur fond mobile, avec comparaison des résultats avec une expérience en laboratoire. Le transport solide est créé principalement par un écoulement de type ‘sheet flow’, et un nouveau modèle est proposé pour la prise en compte de ce phénomène, basé sur la modélisation des lits fluidisés. Cette approche est une adaptation du modèle standard pour le transport des sédiments en suspension, avec l’avantage de ne pas nécessiter un modèle propre au phénomène. Enfin, le modèle est utilisé pour simuler l’impact de la houle sur une digue, avec un lit horizontal et une plage inclinée, sans déformation du lit. Puis l’affouillement et la déformation du lit sont inclus pour les deux cas.

Scour at the foot of the seawalls (toe-scour) is one of the major causes of structural damage to sea-walls, involved in 12% of directly-observed damages. For engineering purposes, simple empirical approaches are often used to predict toe-scour but these are often limited. And whilst data from field observations and experimental studies are both very valuable, they both suffer from practical limitations. Experimental work for example is limited by similarity constraints and full scale experiments are expensive, without allowing detailed control of individual parameters. Numerical simulations therefore offer an interesting alternative but they are not without challenges. The first problem is the correct modelling of free surface dynamics including wave breaking processes. The second is modelling the scour development process and its feedback on the flow pattern. Finally, to be practically useful, the method should be robust and use reasonably affordable computational resources for full-scale simulation.This thesis describes the development of an integrated numerical model is based on OpenFOAM – an open source CFD platform – which includes free surface dynamics, sediment transport and bed deformation processes. The free surface dynamics are modeled using the Volume of Fluid (VOF) method with wave generation and absorption capabilities based on the use of a relaxation zone. The sediment transport process is calculated based on the bed load and suspended load approach and solved in the bed boundary using the Finite Area Method. The bed deformation is calculated using the sediment continuity equation, and the mesh is updated to take account the bed change.Several calibration tests have been performed to determine the model capabilities. Firstly, a sensitivity analysis was performed to characterize the influence of mesh size and numerical schemes on wave propagation. Secondly, several methods were compared for eliminating unwanted wave reflection. The model was then used to compute the wave-induced mass transport velocity in a closed flume, and the results compared with the theoretical solution and experimental data. It is shown that the failure to model correctly the pressure condition at the free surface leads to an overestimate of the drift close to the surface, which has to be compensated by an excessive negative drift in the body of the fluid. Fourth, the bed shear stress calculation is tested by studying the case of an oscillatory flow boundary layer. Two methods for computing the bed shear stress have been devised and tested with different mesh sizes. Finally, a simulation is carried out using all of these developments, to simulate the problem of erosion induced by the unsteady flow resulting from a dam-break, and the results are compared with an experimental test case. The sediment transport occurs mainly in the form of sheet flow, and a new method of simulating sheet flow has been devised, based on an analogy with dispersion in a fluidized bed. This approach has the advantage over previous models that it does not require any ad-hoc modification of existing sediment transport models. Finally, the complete model is applied to the case of waves impacting on a sea wall, first for horizontal bed case and second for the case of a sloped beach. The hydrodynamic properties of the flow are analyzed for both cases without using the bed deformation module. Then the scour model with movable bed is included in the simulation, for both cases.; L'affouillement au pied des digues est l'un des principaux facteurs de l’endommagement structurel des digues, impliqué dans 12% des cas documentés. Pour les applications pratiques, l'affouillement au pied des digues est souvent modélisé avec une approche empirique simple qui a ses limites. Bien que des observations sur le terrain et des travaux expérimentaux soient utiles, il existe des limites dans l'approche. La pertinence des expériences en laboratoire est limitée par des problèmes de similitude et les expériences en vraie grandeur coûtent cher, et ne permettent pas une maîtrise des conditions expérimentales. Les simulations numériques nous offrent une alternative intéressante mais posent aussi quelques défis. La première difficulté est la modélisation correcte de la dynamique de la surface libre, y compris le processus de déferlement de la vague. Le deuxième problème est la modélisation de l’érosion des sédiments du lit, et l’influence de l’évolution du profil du lit sur l’écoulement. Enfin, pour être utile, la méthode doit être robuste, ne nécessitant que des ressources de calcul raisonnables de calcul pour effectuer la simulation d’un domaine d’une taille pertinente.Cette thèse décrit le développement d’un modèle numérique intégré basé sur OpenFOAM – une plate-forme CFD open source – qui comprend la dynamique de surface libre, le transport des sédiments et le processus de déformation du lit. La dynamique de surface libre est modélisée à l'aide de la méthode Volume of Fluid (VOF) avec des zones de relaxation pour la génération et l’absorption de la houle. Le processus de transport des sédiments est modélisé avec un transport par charriage et un transport des sédiments en suspension et l’échange avec le lit est calculé avec la méthode des Surfaces Finies. La déformation du lit est calculée avec l'équation de continuité des sédiments, et le maillage est déformé pour tenir compte du changement de lit.Plusieurs essais d'étalonnage ont été effectués pour caractériser les capacités du modèle. Premièrement, l’influence de la résolution spatiale et des schémas numériques sur la propagation de la houle ont été étudiés. Puis, plusieurs méthodes pour éliminer la réflexion de la houle ont été implémentées et comparées. La dérive de Stokes dans un canal fermé a été calculée et comparée avec les résultats théoriques et expérimentaux. Il est montré que le modèle surestime la dérive de Stokes près de la surface, parce que la pression à la surface libre n’est pas calculée correctement, et ceci induit une vitesse négative trop importante à l’intérieure du fluide. Quatrièmement, le calcul de la contrainte de cisaillement du lit a été testé avec le cas d’une couche limite oscillatoire. Deux méthodes pour le calcul de la contrainte de cisaillement au lit ont été testées avec différentes résolutions spatiales. Enfin, tous ces éléments ont été testés ensemble, dans la simulation d’une rupture de barrage sur fond mobile, avec comparaison des résultats avec une expérience en laboratoire. Le transport solide est créé principalement par un écoulement de type ‘sheet flow’, et un nouveau modèle est proposé pour la prise en compte de ce phénomène, basé sur la modélisation des lits fluidisés. Cette approche est une adaptation du modèle standard pour le transport des sédiments en suspension, avec l’avantage de ne pas nécessiter un modèle propre au phénomène. Enfin, le modèle est utilisé pour simuler l’impact de la houle sur une digue, avec un lit horizontal et une plage inclinée, sans déformation du lit. Puis l’affouillement et la déformation du lit sont inclus pour les deux cas.

Treballs Finals de Grau de Dret. Universitat de Barcelona. Curs: 2018-2019. Tutor: Albertí Rovira, Enoch, 1958

This thesis is divided into two parts. In the first part, we study several properties ofwaves at the surface of a liquid ; in particular the wake generated at the interface by anobject modeled by a pressure field. When an object with constant speed moves atop thesurface, it generates a wake. The radiation of these waves results in a loss of energy for theoperator putting the object in motion, which results in a resultant force opposite to themotion called the wave resistance, calculated by the Havelock formula. In the stationaryregime, we propose here a demonstration of the Havelock formula for any movement onthe surface. The wake and wave resistance are also studied using elastohydrodynamiccoupling at the surface. We then model the waves generated by a water strider during itspropulsion phase.In the second part, we propose a model of cooperative strings inspired by the empiricallaw of Adam and Gibbs for the glass transition. This model allows us to study glasstransition anomalies in a confined environment, in particular the reduction of glass transitiontemperature in thin films and nanoparticles of polystyrenes. Finally, we considercalculations of chain statistics in confined environments and their exact dependencies onmolecular weight.; Cette thèse se divise en deux parties, la première partie aborde la physique des sillages.Lorsqu’un objet se déplace à la surface d’un liquide des ondes sont générées et rayonnées.Lorsque l’objet se déplace à vitesse constante il résulte le fameux sillage en V deKelvin qu’on peut observer derrière un bateau. Le rayonnement de ces ondes crée uneforce s’opposant au mouvement appelée resistance de vague. On établit ici la formule deHavelock de la résistance de vague pour un mouvement quelconque. Le sillage et la résistancede vague sont également étudiés en présence d’un couplage élastohydrodynamiqueà l’interface. Enfin on termine avec l’étude des vagues générées par une araignée d’eaulors de sa phase de propulsion.Dans la seconde partie, on propose un modèle de chaines cooperatives en s’inspirant dela loi empirique d’Adam et Gibbs pour la transition vitreuse. Ce modèle nous permetd’étudier des anomalies de transition vitreuse en milieu confiné notamment la réduction detemperature de transition vitreuse dans les nano-films et nanoparticules de polystyrène.Enfin on aborde des calculs de statistiques de chaines polymèriques en milieux confinéset leurs dépendances exactes dans le poids moléculaire.

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.

International audience; Comprendre et prévoir les évolutions du trait de côte est crucial pour informer et guider les gestionnaires du littoral. Jusqu'à très récemment la plupart des modèles de trait de côte ne permettaient pas de répondre à ces objectifs le long des littoraux sableux dominés par l'action des vagues du fait de limitations numériques et/ou physiques. Cette étude présente un nouveau modèle numérique à complexité réduite, nommé LX-Shore, permettant de simuler les évolutions du trait de côte le long de ces littoraux, sur des échelles de temps allant de l'heure à quelques décennies, et avec des temps de calcul très réduits. Ce modèle est applicable à la plupart des géométries de côtes sableuses (ex. : flèches sableuses, îles) et prend en compte l'existence de zones non-érodables (ex. : ouvrages de défense, caps rocheux). LX-Shore s'appuie sur une approche one-line originale, où les évolutions du trait de côte résultent non seulement des gradients de transport sédimentaire longshore, mais aussi du transport sédimentaire cross-shore dû à la variabilité temporelle de l'énergie des vagues incidentes. LX-Shore est couplé avec le modèle spectral de vagues SWAN pour simuler la transformation des vagues au-dessus de bathymétries complexes et assurer une rétroaction de l'évolution du trait de côte sur la propagation des vagues. Les cas d'application présentés montrent par exemple que LX-Shore est capable de simuler la formation d'instabilités du trait de côte (ex. : flèches sableuses) ou résultant de l'implémentation de structures en dur (ex. : épis et caps rocheux) sur une large gamme d'échelles temporelles. Cet outil ouvre la voie vers : (1) une meilleure évaluation des processus physiques contrôlant les évolutions du trait de côte et de leurs contributions respectives, (2) et la réalisation de projections.

Stochastic wave formulations and models are the most common tools for the assessment and forecast of sea surface conditions. Their ability to account for some of the processes encountered by waves during their evolution remains however a central question. Among other processes, the wave dissipation is for instance still poorly quantified and traditional methods for wave measurements fail to proper insight into its physics in a wide range of conditions. In this context, the work presented in this PhD aims to explore available observation techniques for their application to several quantitative aspects of the dissipation of wave energy, and particularly for short wave modulated by strong tidal currents, for short wave modulated by longer waves. This work takes advantage of the BBWAVES oceanic campaigns, especially planned to explore questions related to wave and current interactions. Data from a large variety of sensors are analyzed. The campaign provides the ground for the test of a new design of drifting buoy aimed at measuring waves in areas of strong tidal current. Its performances are verified and the description it provides of the area is explored. From simultaneous measurements, it was possible to highlight the actual inaccuracies in wave model capabilities as well as the contribution of the error contained in the atmospheric modeling over strong tidal currents to the misevaluation of sea states. This work also used an extensive dataset from a stereo video experiment in the Black Sea to investigate wave breaking in bimodal sea state conditions. These measurements have revealed the influence of long wave modulation over short wave breaking., Les formulations et modèles de vagues stochastiques sont les outils les plus traditionnels pour l’évaluation et la prévision des états de mer. Cependant, la prise en compte de nombreux processus physiques essentiels à l’évolution des vagues reste souvent lacunaire dans ces types d’approches. Une des raisons possible est notamment que peu d’observations viennent documenter ces processus. La dissipation des ondes est ainsi mal quantifiée par les méthodes d'observation traditionnelles dans tout l’éventail des conditions océaniques. Dans ce contexte, le travail présenté dans cette thèse explore plus avant les conditions menant au déferlement à travers la modulation de l'énergie des ondes courtes par de fort courants de marée et par des ondes plus longues.Dans cette étude, nous avons profité des campagnes de mesure BBWAVES, spécialement conçues pour acquérir de la donnée dans des zones d’interactions vagues courants.Ces campagnes ont notamment permis de tester une nouvelle bouée dérivante conçue pour la mesure des vagues dans des zones à forts courants de marées. Grâce à des mesures simultanées en zones de forts courants, il a été possible de mettre en évidence des lacunes dans la modélisation des états de mer, et l’influence vraisemblable des erreurs dans la modélisation atmosphérique pour ces conditions. Cette thèse a également tiré parti d’une campagne de mesure stéréo-vidéo d’états de mer en Mer Noire afin d’étudier différents aspects du déferlement des vagues dans une grande variété de conditions d'état de mer bimodales. Ces mesures ont permis de mettre en évidence une modulation des ondes courtes par des longues et une incidence sur les propriétés de déferlement.

Durant els anys de la Primera Guerra Mundial hi hagueren 44 vagues a Sabadell. Però l’any 1914 n’hi va havertres, i el 1915 només una. L’any 1916 en foren deu; el 1917, nou i el 1918 es dispararen fins a 21! Cal ressaltarque els dies de vaga de 1918, 505 dies, representen un 68,44% del total de dies de vaga de 1914-1918, queforen 760. Cal afegir que no s’han comptabilitzat aquí ni la vaga general del dilluns 18 de desembre de 1916,convocada a tot l’Estat per la UGT i la CNT en protesta contra l’alça dels preus dels queviures, ni tampoc lavaga general revolucionària del 13 al 15 d’agost de 1917, perquè ultrapassen el caràcter laboral de les anteriors.Aquestes vagues ens posen sobre la pista de la conflictivitat laboral a la ciutat durant aquells anys.