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École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble)

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Works: 425 works in 453 publications in 2 languages and 854 library holdings
Roles: Other, 996, 995
Publication Timeline
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Most widely held works by univers, environnement (Grenoble) École doctorale terre
Acoustic remote sensing of Arctic sea ice from long term soundscape measurements by Gnouregma Bazile Kinda( )

2 editions published in 2013 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

La fonte rapide des glaces de l'Arctique dans le contexte actuel du réchauffement climatique est un sujet scientifique majeur de ces 30 dernières années. L'Arctique joue un rôle fondamental dans l'équilibre du climat et requiert une attention particulière. Les régions arctiques sont alors surveillées par des observations satellitaires et des mesures in-situ. L'impact climatique de la fonte totale de la glace arctique est encore spéculatif. Des recherches sont donc nécessaires pour le suivi à long terme de l'Océan Arctique, en particulier la dynamique spatio-temporelle de la couverture de glace et ses conséquences sur les écosystèmes. Notre travail s'inscrit dans ce contexte, et est porté sur le paysage sonore des régions polaires avant leur possible industrialisation qui accompagnera la fonte de la glace. Ainsi, nous avons d'abord examiné les conséquences de la disparition du couvert de glace sur les paysages sonores de ces régions. Nous avons alors étudié les variations saisonnières du bruit de fond et ses pilotes environnementaux. De ce fait, nous avons développé un algorithme d'estimation du bruit ambiant afin de pouvoir constituer des séries temporelles à partir des données acoustiques longue durée. Deuxièmement, nous avons étudié les transitoires générés par le comportement mécanique de la banquise en Arctique. Cette étude vise d'une part à comprendre le mécanisme de production de ces transitoires sous la glace, et d'autre part à évaluer leur potentiel comme moyen d'observation de la dynamique de la glace de mer
Détection, localisation, caractérisation de transitoires acoustiques sous-marins by Olivier Le Bot( )

2 editions published in 2014 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The underwater environment is insonified by a wide variety of acoustic sourcesthat can be monitored by autonomous passive acoustic recorders. A large number of the recordedsounds are transient signals (short-finite duration signals), among which the pulse signals that westudy in this thesis. Pulse signals have specific properties, such as a very short duration (<1ms), fewoscillations, a high directivity, which make them difficult to study by classical signal processing tools(Fourier transform, autocorrelation).In the first part of this study, we develop a method to detect sound sources emitting rhythmic pulsetrains (dolphins, sperm whales, beluga whales). This detector uses only the time of arrival of pulses atthe hydrophone to perform a rhythm analysis based on a complex autocorrelation and a time-rhythmrepresentation. This allows : i) to detect rhythmic pulse trains, ii) to know the beginning and endingtimes of pulse trains, iii) to know the value of the rhythm.In the second part of this thesis, we study the potential of a method called Recurrence Plot Analysis tocharacterize waveforms of pulse signals. After a general presentation of this method we develop threesignal processing architectures based on it, to perform the following tasks : i) transient detection, ii)transient characterization and pattern recognition, iii) estimation of time difference of arrival of thetransient on two hydrophones.All the methods developped in this thesis are validated on simulated and real data recorded at sea
Compréhension des processus magmatiques et localisation des sources sismo-volcaniques avec des antennes sismiques multicomposantes by Lamberto Adolfo Inza Callupe( )

2 editions published in 2013 in English and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

In this thesis, we study the seismo-volcanic source localization using data recorded by new sensor arrays composed of three-component (3C) seismometers deployed on Ubinas stratovolcano (Peru). We develop a new framework (MUSIC-3C) of source localization method based on the well-known MUSIC algorithm. To investigate the performance of the MUSIC-3C method, we use synthetic datasets designed from eight broadband isotropic seismic sources located beneath the crater floor at different depths. The fundamental scheme of the MUSIC-3C method exploits the fact of the cross-spectral matrix of 3C array data, corresponding to the first seismic signal arrivals, provides of useful vector components (slowness, back-azimuth and incidence angle) from the seismic source. Application of the MUSIC-3C method on synthetic datasets shows the recovery of source positions. Real data used in this study was collected during seismic measurements with two seismic antennas deployed at Ubinas volcano in 2009, whose experiment conduced by volcanic teams of IRD-France (l'Institute de Recherche pour le Déveleppment), Geophysics group University College Dublin Ireland and Geophysical Institute of Peru (IGP). We apply the MUSIC-3C algorithm to investigate wave fields associated with the magmatic activity of Ubinas volcano. These analysis evidence a complex mechanism of vulcanian eruptions in which their seismic sources are found at two separated sources located at depths of 300 m and 1100 m beneath the crater floor. This implies the reproduction of similar mechanisms into the conduit. Based on the eruptive mechanisms proposed for other volcanoes of the same type, we interpret the position of this sources as the limits of the conduit portion that was involved in the fragmentation process
Détection, localisation et quantification de déplacements par capteurs à fibre optique by Edouard Buchoud( )

2 editions published in 2014 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Pour l'auscultation d'ouvrages, les capteurs à fibre optique sont généralement utilisés puisqu'ils présentent l'avantage de fournir des mesures réparties. Plus particulièrement, le capteur basé sur la technologie Brillouin permet d'acquérir un profil de fréquence Brillouin, sensible à la température et la déformation dans une fibre optique sur une dizaine de kilomètres avec un pas de l'ordre de la dizaine de centimètres. La première problématique est d'obtenir un profil centimétrique sur la même longueur d'auscultation. Nous y répondons en s'appuyant sur des méthodes de séparation de sources, de déconvolution et de résolution de problèmes inverses. Ensuite, nous souhaitons estimer la déformation athermique dans l'ouvrage. Pour cela, plusieurs algorithmes de filtrage adaptatif sont comparés. Finalement, un procédé pour quantifier le déplacement de l'ouvrage à partir des mesures de déformation est proposé. Toutes ces méthodes sont testés sur des données simulées et réelles acquises dans des conditions contrôlées
Histoire thermochronologique et variations morphologiques en Himalaya du nord-ouest by Jérémie Van Melle( )

2 editions published between 2008 and 2013 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The Himalayan orogen, with a length of close to 2500 km, is the result of the col-lision of the Indian and Eurasian continents, which initiated 55 My ago. Since the onset of collision, the morphology of the Himalaya/Tibet region has not ceased to evolve, controlled by tectonics and erosion. At its north-western extremity, the Hi-malayan belt shows strongly contrasting relief, with regions of very high relief encir-cling areas characterised by high elevation and low relief. The best example of the latter areas is without doubt the Deosai Plateau. Located at ~4000 m mean eleva-tion on Kohistan/Ladakh Arc terrains, it is surrounded by strongly incised massifs such as the Karakorum and the Nanga Parbat. These two massifs contain 6 of the 14 summits with an altitude higher than 8000 m in the world.This study presents a morphological analysis coupled with a thermochronologi-cal study of the north-west Himalaya, based on two fieldwork campaigns on and around the Deosai Plateau. This multi-method approach allows us to: (1) precise the morphological characteristics of the north-western Himalayan region and (2) highlight the formation and exhumation history of the low-relief, high-elevation ar-eas, which have been little investigated in this context. Morphological analyses on the scale of the entire north-west Himalaya show that several zones of low relief at high elevation exist west of the Karakorum Fault, both north and south of the Indus-Tsangpo Suture Zone. The thermochronologic study allows us to present the first low-temperature thermochronology data (AFT and (U-Th)/He on apatite and zircon) from this part of the Kohistan/Ladakh Arc. Thermal history modelling using these data and their comparison with published data, sug-gest that the low-relief, high-elevation surfaces have formed since 30-40 Ma. Since this time, these surface evolved slowly, due to very low exhumation rates (~200 m.My-1), unlike the surrounding strongly incised massifs characterised by extremely high exhumation rates (several km.My-1 for the Nanga Parbat since ~10 Ma). A mor-phological study of the rivers draining the Deosai Plateau, together with thermo-kinematic modelling of the evolution of its northern border, show that erosion is localised within the major valleys and is not very efficient within the plateau. The exhumation histories and morphological characteristics of the low-relief, high-elevation regions are very similar to those from the western Tibetan Plateau, sug-gesting that in Eocene time they formed a single block. The high-elevation, low-relief areas to the west of the Karakorum Fault were individualized by localized erosion in the main river valleys, guided by the major tectonic structures
Imagerie sismique appliquée à la caractérisation géométrique des fondations de pylônes électriques très haute tension by Aurélien Roques( )

2 editions published in 2012 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Near surface imaging is essential for geotechnics purpose. Characterization and identification of the first layers - between 0 and 10m - of the ground is necessary for many applications of national and regional development. Classical methods of imagery arouse a great interest as they are easy to use. In general, these numerical tools used in civil engineering have been first developped by seismic petroleum companies. The issue we are tackling comes to identifying the geometry of the foundations of very high voltage electric pylons using seismic imagery methods for french electricity transport and network. In particular, we assess the performances of the full waveform inversion and the reverse time migration. First, we explain the principle of these methods and then we implement them with a tool based on 2D modelisation which involves a reasonable computing time, contrary to 3D inversion carried out with today's means. Next, we show imagery results on synthetic and real data. Concerning, synthetic data, inversion makes it possible to identify the dimensions of the foundation as long as the velocity ratio between the foundation and the bedrock does not exceed 3. As to migration, it has good results with even much higher contrasts. Concerning real data, these two methods don't succeed in identifying the geometry of the foundation ; we inverted 3D synthetical data with our tool and show that the 3D property of data is prohibitive to 2D-inversion of real data with such an important 3D signature as the one we get on the foundation data
Tomographie acoustique haute résolution dans un guide d'onde océanique by Ion Iturbe( Book )

2 editions published between 2010 and 2012 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Cette thèse porte sur la Tomographie Acoustique Océanique qui permet d'estimer la température de l'eau dans une tranche d'océan à partir de mesures acoustiques. Les vitesse de propagation des ondes étant fortement liée à la température, la tomographie consiste à estimer la célérité à partir des mesures des temps de propagation des ondes acoustiques. Nous nous intéressons à des acquisitions réalisées avec deux antennes, une d'émetteurs et une de récepteurs, placées verticalement face à face, dans un guide d'ondes côtier. Dans ces guides peu profonds, la mesure des temps de propagation ainsi que leur identification sont difficiles à réaliser à cause de la propagation multi-trajets. Avec une acquisition à deux antennes, nous proposons un algorithme de Double Formation de Voies permettant de séparer les contributions des différents trajets, en fonction de leurs angles d'émission et de leurs angles de réception. En plus des mesures des temps de propagation, la tomographie a besoin d'un modèle physique reliant les temps de propagation à la célérité. Deux modèles ont été analysés pendant ces travaux : la thé ́orie classique des rayons, et les Noyaux de Sensibilité du Temps de Propagation (NSTP) obtenus sous l'approximation de Born. Une adaptation des NSTP au cas des mesures obtenues par Double Formation de Voies (D-FV) a été réalisée. Les méthodes développées ont été validées sur des données synthétiques et sur des données ”petites échelles” reproduisant la propagation des guides océaniques dans une cuve d'eau de dimensions réduites. L'étude des données ”petites échelles” a par ailleurs permis d' ́etudier certains phénomènes physiques : la convection et les vagues de surface
Polarisation des ondes de surface : caractérisation, inversion et application à l'étude de l'aléa sismique by Manuel Hobiger( )

2 editions published in 2011 in French and English and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

L'aléa sismique d'un site donné peut être largement influencé par des effets de site. Afin d'évaluer ces effets, la structure locale du sous-sol ainsi que les propriétés du champ d'onde doivent être étudiées. Les ondes de surface (ondes de Love et de Rayleigh) s'avèrent utiles, leurs propriétés (courbes de dispersion, ellipticité des ondes de Rayleigh) étant directement liées à la structure du sous-sol. Le paramètre clé pour l'identification du type d'onde est la polarisation. Dans la première partie de la thèse, de nouvelles méthodes pour l'estimation de paramètres de polarisation d'ondes de surface sont développées. Deux méthodes, DELFI et RayDec, estiment l'ellipticité des ondes de Rayleigh à partir d'enregistrements d'un seul capteur sismique. La troisième méthode, MUSIQUE, est basée sur la méthode MUSIC et utilise les enregistrements multi-composantes de réseaux sismiques afin de distinguer ondes de Love et ondes de Rayleigh et d'estimer leurs propriétés. Dans la deuxième partie de la thèse, une étude théorique de l'inversion de courbes d'ellipticité montre quelles parties de ces courbes véhiculent les informations importantes sur la structure du sol et comment l'inversion peut être améliorée. Le schéma d'inversion résultant est alors testé en l'appliquant à des données réelles mesurées pour 14 sites européens. Finalement, 22 séismes enregistrés par un réseau de capteurs dans la vallée de Santa Clara en Californie sont analysés par MUSIQUE. La répartition azimutale, les courbes de dispersion, la courbe d'ellipticité et les énergies des différents types d'ondes sont analysées et soulignent l'importance des ondes de surface diffractées dans le champ d'ondes enregistré
Représentations parcimonieuses pour les signaux multivariés by Quentin Barthelemy( )

2 editions published in 2013 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

In this thesis, we study approximation and learning methods which provide sparse representations. These methods allow to analyze very redundant data-bases thanks to learned atoms dictionaries. Being adapted to studied data, they are more efficient in representation quality than classical dictionaries with atoms defined analytically. We consider more particularly multivariate signals coming from the simultaneous acquisition of several quantities, as EEG signals or 2D and 3D motion signals. We extend sparse representation methods to the multivariate model, to take into account interactions between the different components acquired simultaneously. This model is more flexible that the common multichannel one which imposes a hypothesis of rank 1. We study models of invariant representations: invariance to temporal shift, invariance to rotation, etc. Adding supplementary degrees of freedom, each kernel is potentially replicated in an atoms family, translated at all samples, rotated at all orientations, etc. So, a dictionary of invariant kernels generates a very redundant atoms dictionary, thus ideal to represent the redundant studied data. All these invariances require methods adapted to these models. Temporal shift-invariance is an essential property for the study of temporal signals having a natural temporal variability. In the 2D and 3D rotation invariant case, we observe the efficiency of the non-oriented approach over the oriented one, even when data are not revolved. Indeed, the non-oriented model allows to detect data invariants and assures the robustness to rotation when data are revolved. We also observe the reproducibility of the sparse decompositions on a learned dictionary. This generative property is due to the fact that dictionary learning is a generalization of K-means. Moreover, our representations have many invariances that is ideal to make classification. We thus study how to perform a classification adapted to the shift-invariant model, using shift-consistent pooling functions
Détection robuste de signaux acoustiques de mammifères marins by Florian Dadouchi( )

2 editions published in 2014 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The oceans experience heavy anthropogenic pressure due to overfishing, physico-chemical pollution, and noise radiated by industrial and military activities. This work focuses on the use of passive acoustic monitoring of the oceans, as a tool to understand the impact of radiated noise on marine ecosystems., and particularly on marine mammals. This work tackles the task of detection of acoustical signals of marine mammals using the spectrogram. This task is uneasy for two reasons : 1. the ocean noise structure is complex (non-stationary and colored) 2. the signals of interest are unknown and also shows a complex structure (non-stationary narrow band and/or impulsive). The problem therefore must be solved locally without making a priori hypothesis on the signal. Statistical detectors only based on the local analysis of the noise spectrogram coefficients are available, making them suitable for this problem. However, these detectors suffer two disadvantages : 1. the trade-offs false alarm probability/ detection probability that are available for low signal to noise ratio are not satisfactory 2. the separation between narrow-band and impulsive signals is not possible. This work brings some answers to these problems. The main contribution of this work is to formulate a binary hypothesis test taking explicitly in account the spatial organization of time-frequency peaks. We introduce the False Alarm Density Analysis (FADA) framework that is efficiently discriminates time-frequency regions hosting signal from the ones hosting noise only. In particular the number of false alarms in regions of the binary spectrogram is first modeled by a binomial distribution, and then by a correlated binomial distribution to take in account the spectrogram redundancy. The binary hypothesis test is solved using a Neyman-Pearson criterion. We demonstrate the relevance of this approach on simulated data and validate the FADA detector on a wide variety of real signals. In particular we show the capability of the proposed method to efficiently detect signals in highly impulsive environment
Processus physiques et chimiques en failles sismiques : exemples de failles actives et exhumées by Silvia Mittempergher( )

1 edition published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The time recurrence of earthquakes is the result of the feedback between the tectonic loading and the evolution of fault strength during the seicmic cycle. This thesis aims to identify the chemical and physical processes in fault rocks from the modern seismogenic San Andreas Fault (California, USA) and the ancient seismogenic Gole Larghe Fault (Southern Alps, Italy). The San Andreas Fault was drilled to 2.7 km depth, and samples were extracted from the depth of nucleation of repeating microearthquakes. A cyclic recurrence of pressure-solution creep - hydrofracture - pressure solution creep supports the idea that isolated compartments of high fluid pressure might cause the nucleation of small to moderate size earthquakes, associated with the dominant creeping activity in this fault segment. The Gole Larghe Fault Zone was active 30 Ma ago at 9 - 11 km depth. The occurrence of pseudotachylytes witnesses its seismic behavior. Two topics were investigated: (i) The fabric evolution of cataclastic rocks with increasing deformation, to identify the processes potentially leading to the onset of unstable slip at the early stages of fault growth. (ii) The origin of fluids involved in seismic faulting and frictional melting. The formation of a cataclastic fault network allows the ingression of external hydrous fluids, probably of deep origin. The similar isotopic composition of natural pseudotachylytes and pseudotachylytes produced in dry conditions suggests that the fluid source is the dehydration of OH-bearing minerals in the wall rocks induced by coseismic frictional heating
Evalution des transferts advectifs à travers les étanchéités composites géomenbranes-géosynthétiques bentonitiques des barrières de fonds d'installations de stockage de déchets by Hajer Bannour( )

1 edition published in 2014 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'étanchéité composite géomembrane(GM)-géosynthétique bentonitique (GSB) mise en place dans les barrières de fond d'installations de stockage de déchets non dangereux (ISDnD) peut être sujette à des transferts advectifs liés à l'existence de défauts dans la GM. Les lixiviats peuvent percoler dans le GSB, pénétrer dans le sol et les nappes phréatiques sous-jacentes ce qui peut nuire à l'environnement. Il est donc important de comprendre les mécanismes de transferts dans les étanchéités composites GM-GSB et de les quantifier afin de connaitre, maitriser et minimiser l'impact des transferts advectifs à travers la barrière vers l'environnement. Cependant, l'inaccessibilité de la GM rend difficile l'estimation réelle des fuites à travers l'étanchéité composite. La présente thèse évalue via une démarche expérimentale et numérique les transferts advectifs à travers les étanchéités composites et contribue à améliorer la compréhension des mécanismes de transfert en fonction des sollicitations extérieures. Le but est de bien cerner la problématique des transferts advectifs à travers les étanchéités composites GM-GSB, combler les vides des précédentes études et mettre en évidence les principaux paramètres à prendre en compte (contrainte de confinement, hétérogénéité du GSB, qualité de contact à l'interface GM-GSB, altération chimique et physique des GSB durant leur durée de service sur site). Leur influence sur l'étanchéité de l'ensemble et sur l'évolution des caractéristiques des matériaux utilisés est étudiée. L'approche expérimentale a consisté à acquérir des données sur la rétention d'eau et à introduire la notion des surfaces d'états des GSB sous le confinement généré par les déchets. Il a été démontré que le confinement réduit le gonflement du GSB lors de son hydratation ce qui permet de diminuer sa conductivité hydraulique à saturation. Ce résultat renforce les recommandations appelant à confiner rapidement les GSB après leur mise en place afin qu'ils acquièrent rapidement toutes leurs capacités d'étanchéité. Cette étude expérimentale a été complétée par une quantification numérique des transferts à travers les étanchéités composites en prenant en compte le caractère hétérogène du GSB. Cette étude numérique de prédiction des fuites a fourni de précieux renseignements sur la réduction des débits de fuite qui s'est avérée dépendante des courbes de rétention respectives du géotextile et de la bentonite. En effet, en plus de contenir la bentonite et de promouvoir la résistance aux efforts de traction, le géotextile contribue à la réduction des débits de fuite grâce sa faible perméabilité une fois désaturé. Des expérimentations de mesure du débits de fuites et de quantification de la transmissivité d'interface pour différentes combinaisons d'étanchéités composites GM-GSB ont permis de conclure que ni les sollicitations extérieures conduisant à l'altération chimique, physique et hydraulique des GSB, conduisant à augmenter la conductivité hydraulique du GSB de 4 à 5 ordres de grandeurs, ni la qualité de la GM (en lien avec la rugosité, rigidité, épaisseur) n'affectent significativement les transferts dans les étanchéités composites GM-GSB en régime permanent. Un effet est décelé sur le régime transitoire. Une approche synthétique est enfin donnée et permet une analyse globale des transferts dans les étanchéités composites GM-GSB afin de prévoir au mieux l'impact des transferts dans les barrières vers l'environnement. Il a été confirmé que le gonflement de la bentonite intervient dans la réduction du débit de fuite à travers les étanchéités composites indépendamment de la forme granulométrique de la bentonite. Par ailleurs, il a été conclu que la phase transitoire durant laquelle une réduction des débits de fuites à travers la barrière d'étanchéité composite est observée, doit être prise en compte dans les calculs de fuites pour une prédiction réaliste et rigoureuse des fuites à travers la barrière
Distribution et mobilité de l'arsenic dans les sols : effets de cycles redox successifs by Christopher Parsons( )

1 edition published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Arsenic is a toxic and carcinogenic metalloid, ubiquitous in the pedosphere and highly sensitive tofluctuations in soil redox conditions which dramatically influence both its toxicity and mobility. We reviewthe global biogeochemical cycle of arsenic in light of increasing resource usage and re-evaluate theimportance of anthropogenic and geogenic arsenic inputs to the exogenic cycle. Arsenic contamination isoften diffuse in European sedimentary basins. Despite this, concentrations in soil pore-water may be highduring periods of soil saturation caused by rising groundwater or surface flooding which is predicted toincrease due to climatic change. Standardless quantitative X-ray fluorescence spectrometry is used toanalyse for arsenic in moderately contaminated soils on the alluvial plain of the Saône River with samplepreparation protocols designed to optimize analytical precision and accuracy in-situ at trace arsenicconcentrations. Arsenic in these soils is shown to be associated with colloidal and clay sized iron andmanganese (hydr)oxides which undergo microbially mediated reductive dissolution during flooding, releasingsubstantial arsenic to the aqueous phase. If released arsenic is not subsequently removed with recedingflood water it is re-immobilized during soil oxidation and re-precipitation of metal oxides. We demonstratethrough a novel combination of wet chemistry, microbial ecology, spectroscopy and thermodynamic andkinetic modelling that sequential reduction-oxidation cycles result in aqueous arsenic attenuation duringreducing conditions due to increased co-precipitation and decreases in microbial activity due to depletion oflabile organic matter. Similar attenuation processes are observed in the absence of microbial activity for Crand As in pyrite-bearing clays when subjected to redox oscillations induced by addition of reduced humicsubstances. We demonstrate that the cumulative effects of successive redox cycling are therefore of greatimportance to contaminant mobility in a variety of environments
Quantification de l'évolution de glissements de terrain argileux par des techniques de télédétection. Application à la région du Trièves (Alpes Françaises) by Ulrich Kniess( )

1 edition published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Trois méthodes de télédétection (Lidar, interférométrie radar satellitaire et photogrammétrie aérienne) ont été appliquées pour quantifier les évolutions spatiales et temporelles de deux glissements argileux (Harmalière et Avignonet, situés dans la région du Trièves, Alpes françaises) en complément d'instrumentation in-situ. Une analyse géomorphologique a été réalisée à partir d'ortho-photos (depuis 1948) et du MNT Lidar filtré. Couplée à des reconnaissances géophysiques, elle a montré que la cinématique différente des deux glissements contigus était partiellement contrôlée par la paléotopographie sur laquelle s'est déposée la couche d'argile. La rugosité directionnelle a permis de distinguer les processus d'érosion résultant de mouvements gravitaires et de ravinement. Une technique de corrélation d'images adaptée aux MNT a été développée pour obtenir les vecteurs de déplacement 3D entre deux acquisitions Lidar (2006 - 2009), avec une attention particulière portée à l'évaluation de la qualité des mesures. La carte des déplacements obtenue montre que la zone la plus active du glissement de Harmalière entre 1981 et 2001 est maintenant relativement lente (déplacement <0.4 m en 3 ans), contrairement à d'autres zones proches montrant des mouvements importants atteignant 3m avec une composante rotationnelle. Pour le glissement d'Avignonet, les déplacements déduits augmentent généralement vers le pied du glissement et peuvent atteindre 1 m. La technique des réflecteurs permanents en interférométrie radar a permis de déterminer de nouvelles valeurs de taux de déplacements (entre 1992 et 2000) en 16 points du glissement, qui sont cohérentes avec les données GPS existantes. Le taux moyen de recul à long terme de l'escarpement principal a été estimé à 1-5 cm/an à Avignonet et entre 7 et 14 cm/an à l'Harmalière. La régression du glissement d'Avignonet semble contrôlée par l'érosion du sommet de la couche d'alluvions compactes reposant sur le substratum. La présence d'une paleovallée du Drac sous le pied du glissement de l'Harmalière pourrait expliquer cette différence de cinématique entre les deux glissements
Comportement du fer et d'autres ions échangeurs d'électrons en contexte de subduction by Margarita Merkulova( )

1 edition published in 2016 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Subduction zones are the largest recycling systems of our planet. Subduction zones involve recycling of water from hydrated oceanic crust and lithosphere to the upper mantle. Water plays a key role in subduction zone processes, including plate tectonics, magma generation, elemental transport and earthquake generation. The chemical composition, H2O content of oceanic lithosphere sinking to the mantle, age and geometry of subducting oceanic slab are the main factors controlling subduction zone processes including dehydration.The principle aim of this dissertation is to investigate the regime of water release from subducting oceanic plate and the associated behavior of Fe and S in serpentinites, which are the main carriers of water into the slab. The experimental approach of my work allows one to compare chemical and mineral changes occurred during dehydration of serpentinites with different composition. A number of analytical techniques were applied to study the influence of bulk rock composition on the mineral chemistry of produced assemblages. The experimentally investigated pressure-temperature ranges, i.e. 2 GPa and 450-900C, are representative for hot subduction zones. The extrapolation to other common geothermal gradients was done through thermodynamic modeling. The investigated serpentinite compositions correspond to natural serpentinized peridotites described for oceanic lithosphere.Bulk Fe content was demonstrated to decrease thermal stability of antigorite by 25C on average. Dehydration of Fe-bearing serpentinites, consequently, occurs at lower temperatures compared to Fe-free assemblages. Dehydration reactions observed in Fe-free systems are univariant reactions, while in Fe-bearing systems, serpentinites dehydration appears over a range of temperature through divariant reactions. Moreover, the presence of Al in serpentinite stabilized clinochlore, which retains 15% water initial contain in serpentinite down to ~120km (820°C/2 GPa) within hot subduction. Such a dependence of serpentinite dehydration on bulk Fe and Al brings importance of considering not only geometry and the age of the slab, but also a composition of slab lithologies while modeling and interpreting processes in subduction zone. A comparison of the depths of serpentinite dehydration and seismicity revealed a strong correlation and therefore a potential contribution of water release to seismicity in the case of hot subduction zones (i.e., Chili type subduction).X-ray absorption spectroscopy measurements revealed a progressive reduction of Fe and S in investigated serpentinites. The bulk Fe3+/Fetotal ratio initially high in serpentinite is shown to decrease in anhydrous and higher temperature assemblages due to magnetite and Fe3+-bearing antigorite breakdown at <550°C and 700°C, respectively. The presence of pyrite in serpentinite, which transforms to pyrrhotite below 450°C, imposes a release of ¼ of initial sulfur, in H2S form. The presence of magnetite and pyrite in serpentinite, is crucial and responsible for the production of highly oxidized fluids and volatile sulfur species, which can be transported from the subducting slab into the mantle wedge. Application of results, obtained in the present study, to nature demonstrates that fluids rising from subducting slab are responsible for oxidation of overlying mantle, and in addition, magnetite and antigorite breakdown which occurs with at least 100°C difference may cause a release of chemically different fluids at shallow (low-T) and deep (high-T) parts of subduction
La couche limite extrême du Plateau Antarctique et sa représentation dans les modèles de climat by Etienne Vignon( )

1 edition published in 2017 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'observation des couches limites atmosphériques au dessus du plateau antarctique a mis en évidence les plus fortes inversions de température proches de la surface de la planète. Bien paramétriser ces couches limites extrêmes dans un modèle de circulation générale est essentiel pour represéntercorrectement l'inversion climatologique de température au dessus du plateau, mais également pour reproduire des vents catabatiques réalistes en aval du plateau et de surcroit, une circulation atmosphérique correcte dans l'hémisphère sud. Les conclusions des précédentes "Gewex AtmosphericBoundary Layer Studies" (GABLS) ont conduit au constat que la paramétrisation des couches limites stables dans les modèles climatiques est une des priorités pour la communauté des modélisateurs.Ceci est dû au fait que la nature même des processus physiques en jeu est mal connue mais aussi parce que les lois de similitudes, sur lesquelles les paramétrisations du mélange turbulent sont fondées, ne sont pas applicables en condition très stable. L'objectif de ces travaux de thèse est d'évaluer et d'améliorer la représentation des couches limites sur le plateau antarctique dans le modèle français de circulation générale Laboratoire de MétéorologieDynamique-Zoom (LMDZ), composante atmosphérique du modèle de climat IPSL. Avant l'évaluation même du modèle, une étude approfondie de la couche limite de surface et de la structure de la couche limite stable a été conduite à partir de l'analyse de mesures in situ au Dôme C. Il en a résulté une caractérisation de la hauteur de rugosité aérodynamique, une estimation des flux turbulents de surface sur une année entière ainsi que la mise en évidence de sursaturations de la vapeur d'eau par rapport à la glace. L'analyse des mesures de température et de vent le long d'une tour de 45 m a aussi montré que la couche limite se comporte tel un système dynamique à deux régimes distincts. La relation entrevitesse du vent et inversion de température décrit un "S renversé", suggérant une transition de régime suivant un hystérésis. Une étude complémentaire a révélé que ce comportement dynamique à deux régimes est une caractéristique générale et robuste des couches limites stables, qui peuvent transiter,selon l'intensité des forçages, d'un régime 'turbulent' peu stable à un régime 'radiatif' très stable et vice et versa.Le modèle LMDZ a ensuite été évalué en configuration 1D sur un cycle diurne d'été dans le cadre de la quatrième expérience GABLS. Des tests de sensibilité aux paramètres de surface et à la paramétrisation du mélange turbulent ont été réalisés. Ils ont conduit à de nettes améliorations des performancesdu modèle ainsi qu'à la mise en place d'une configuration adaptée aux conditions antarctiques. Des simulations complémentaires en 3D ont par la suite soulevé l'importance du transfert radiatif infrarouge et de la paramétrisation des flux turbulents de surface pour la modélisation de la couchelimite sur le plateau pendant la nuit polaire. Enfin, les travaux de thèse ont été étendus à la modélisation des couches limites stables continentales. Les paramétrisations locales de turbulence ont en effet tendance à sous-estimer le mélange sous-maille continental, en raison de la multitude des processusde mélange en jeu. Un réflexion a donc été portée sur la façon de palier ce manque de mélange, avec comme idée directrice de transférer la perte d'énergie cinétique grande échelle perdue lors du freinage de l'écoulement par les ondes de gravité, vers de l'énergie cinétique turbulente
Application de géodésie satellitaire GNSS à haute résolution à la déformation de la marge Sud-Caraïbe. Implication pour l'aléa sismique dans l'Ouest et le Nord-Est du Venezuela by Carlos Eduardo Reinoza Gomez( )

1 edition published in 2014 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The Caribbean-South American plate boundary is described as a wide active transpresional zone. This dissertation presents GNSS observations in Western and Northeastern Venezuela, and Trinidad used to constrain the geodynamic of the region and the kinematic of the principal faults along this plate boundary. Here, a whole work of conception, installation of network and measurements with two campaigns of GNSS observations in Western Venezuela is presented. In the case of Northeastern Venezuela, a GNSS data acquisition campaign was carried out measuring pre-existing sites installed and occupied since 2003 by FUNVISIS and University of Savoie team. The data processing for these sites includes data from previous acquisition campaigns and permanent GNSS stations. In Western Venezuela, observed velocities correspond roughly with the motion of Caribbean and South American plates. Nonetheless, the slow rate of fault-slip of main faults and the short span between the data acquisition campaigns in Western Venezuela do not allow assess the velocity field with sufficient accuracy. In northeastern Venezuela, I focused on the effects of variable elastic properties of the El Pilar Fault (EPF) and surrounding medium on inferred slip rates and locking depths. The asymmetric velocity field on both sides of EPF have been evaluated with five approaches. In a first step, a simple elastic half-space model was applied showing a 1.8 km locking depth. Next, a model considering contrast of material properties across the EPF depicts out 3 km locking depth and a 0.37 asymmetric coefficient indicating that the igneous-metamorphic northern side has a rigidity ~1.7 times higher than the sedimentary southern side. From a three-dimensional elastostatic model, the presence of a near-fault low-rigidity compliant zone has been evaluated suggesting a zone in the upper 3 km in depth and going from 1 to 5 km width with a 30 per cent of rigidity reduction. The creep associated to the shallow locking depth was clearly shown with the slip distribution model and the displacement simulation method. The results show a widespread partially-creep pattern in the eastern upper segment, while the upper western segment exhibits a partially locked area which coincides with the rupture surface of 1797 and 1929 earthquakes. From the compilation of GNSS observations and triangulation-to-GPS comparison of previous studies, the kinematic of main faults in Trinidad has been studied. The velocity field across the Central Range Fault (CRF) points out an asymmetry of velocity gradient on both sides. The heterogeneous asymmetric model point out a 2.5 km locking depth with a 0.20 asymmetric coefficient indicating that the northern side has a rigidity ~3.3 times higher to the southern side. Similar approaches have been applied to the EPF extension in Trinidad. The creep in the upper part of CRF as response to the shallow locking depth was quantified using a slip distribution model. A creep of 12 mm/yr was calculated in the southwestern onshore portion of the CRF and the Warm Springs Fault, nevertheless, this behavior changes northeastward where the CRF show a significant decrease of slip in the upper part. The slip along the EPF prolongation appears locked along its upper and lower part in the onshore portion demonstrating that this segment section is not needed to simulate observed velocities and is inactive. Furthermore, the Los Bajos Fault is shown with a slip of 7 mm/yr in the segment upon which the EPF in Venezuela transfers its slip eastward and that act as a synthetic Riedel shears. The localized aseismic displacement pattern associated with creeping or partially creeping fault segments could explain the low level of historical seismicity in the Northeastern Venezuela and Trinidad. The EPF in Venezuela and the CRF accommodate between 50-60% of the plate boundary zone motion that point out a reduction of the seismic hazard almost by half
Contribution à l'élaboration d'un modèle d'évolution physico-chimique de la neige by Josué Bock( )

1 edition published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

It is increasingly recognized that the atmosphere composition of snow covered regions - especially polar regions - is noticeably affected by air-snow interactions. Indeed, the snowpack is a multiphase reactor, but physico-chemical processes which take place inside are still poorly understood. A detailled understanding of snow-atmosphere interactions is essential for understanding and modeling properly the composition and reactivity of the atmosphere above snow covered regions. Reconstructions of past trends in atmospheric composition using ice cores also require to understand snowpack processes that affected the composition of interstitial air and burried snow after its deposition.Nitrate (NO3-) present in the snowpack plays an important role as it photochemically produces nitrogen oxides (NOx=NO+NO2), which affect the oxidative capacity of the atmosphere through ozone production.This thesis thus aimed at studying physico-chemical processes which take place inside the snowpack and modify nitrate concentration.In a first part, a reaction mechanism to reproduce nitrate photochemistry in snow were developed, based on previous studies. The main hypothesis was that chemical reactions take place in a quasi-liquid layer located on the surface of snow cristals. However, the properties of this ice-air interface are poorly known, and it appeared that this approach had too many uncertainties to be continued.Then, a thorough discussion were carried out to assess current attempts in snow chemistry modeling, and to propose another approach which could prevail given current knowledge on this topic.In a second part, physico-chemical exchange processes between air and snow were studied and modeled. This concerned adsorption, solid phase diffusion and co-condensation. Among the results that arise, it appeared that current parameterizations of nitrate surface coverage are unable to reproduce measured concentrations, in the studied case of Dome C surface snow, and further reveal sizeable overestimations. On the contrary, simultaneous modeling of solid phase diffusion and co-condensation allows a qualitatively good reproduction of measurements, which cover more than a year, thus including both austral summer and winter with their specific features.This study reveals the importance of exchange processes for snow chemistry modeling, and give basis for future work on this topic
Influence de la cristallochimie des smectites sur la structuration de l'eau et des cations interfoliaires by Baptiste Dazas( )

1 edition published in 2014 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Swelling clay minerals such as smectites are ubiquitous at the Earth surface and possess major hydration ability and contaminant uptake/retention capacity. As a consequence smectites exert a pivotal influence on elemental transfers in surficial environments. These properties are especially relevant also when smectites are used as sealant in engineered or geological barriers for waste disposal facilities. As interlayer H2O molecules account for more than 80% of smectite water in undersaturated conditions, characterization of H2O organization and dynamics in smectites interlayers is essential to determining the geometrical and dynamical properties of clay barriers for waste disposal and to predicting the mobility of contaminant whose principal vector is water. Within this general framework, the present works describe, in a first time, the structuration of interlayer water/cations in saturated conditions. Then, in a second time, review the influence of structural parameters such as the amount and location of layer charge deficit and the chemical composition (and more especially the presence of structural fluorine/hydroxyl) on smectite hydration properties. A set of samples covering the whole compositional range of swelling phyllosilicates has thus been synthesized and characterized chemically and structurally. Special attention was paid to determining the amount (water vapor sorption isotherms) and the distribution (X-ray diffraction) of interlayer water. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters
Prédétermination des pluies et crues extrêmes dans les Alpes franco-italiennes : prévision quantitative des pluies journalières par la méthode des analogues by Abdelatif Djerboua( Book )

2 editions published in 2001 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Le but de ce travail, en première partie est de construire un atlas expérimental des précipitations extrêmes à pas de temps de 1 à 24 heures dans les Alpes franco-italiennes (Alpes françaises, le Piémont, la Ligurie). Les caractéristiques statistiques des précipitations extrêmes sont déterminées en ajustant soit une loi de Gumbel, soit par l'utilisation d'une méthode appelée TCEV, basée sur la régionalisation des paramètres statistiques de la loi. Ensuite, différentes méthodes d'interpolation spatiale (krigeage, régression multiple,...) sont utilisées. Ensuite, on compare, sur deux bassins versants proches des méthodes de calcul de prédétermination des crues, dont l'une utilise les méthodes sur les pluies (méthode du GRADEX), et l'autre méthode italienne VAPI utilise l'information donnée par les débits. Enfin, on présente une méthode de prévision quantitative des précipitations journalières (méthode des Analogues). Cette méthode a été appliquée en temps réel
 
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École doctorale 105

ED 105

ED TUE (Grenoble)

ED105

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