Cette thèse est consacrée à l'étude de la quantification optimale et ses applications. Nous y abordons des aspects théoriques, algorithmiques et numériques. Elle comporte cinq chapitres. Dans la première partie, nous étudions liens entre la réduction de variance par stratification et la quantification optimale. Dans le cas ou la variable aléatoire considérée est un processus Gaussien, un schéma de simulation de complexité linéaire est développé pour la loi conditionnelle à une strate du processus en question. Le second chapitre est consacré à l'évaluation numérique de la base de Karhunen-Loève d'un processus Gaussien par la méthode de Nyström. Dans la troisième partie, nous proposons une nouvelle approche de la quantification de solutions d'EDS, dont nous étudions la convergence. Ces résultats conduisent à un nouveau schéma de cubature pour les solutions d'équations différentielles stochastiques, qui est développé dans le quatrième chapitre, et que nous éprouvons sur des problèmes de valorisation d'options. Dans le cinquième chapitre, nous présentons un nouvel algorithme de recherche rapide de plus proche voisin par arbre, basé sur la quantification de la loi empirique du nuage de points considéré.

Dans ce manuscrit, nous nous sommes intéressés au phénomène de convection thermique turbulente. La première partie du manuscrit analyse l'influence de la rugosité sur l'efficacité du transport thermique dans des cellules de convection de Rayleigh-Bénard cylindrique et rectangulaire. Au vu des mesures thermiques, une transition claire apparaît lorsque l'épaisseur de la couche limite thermique est égale à la hauteur caractéristique de la rugosité. Au delà de la transition, un nouveau régime apparaît et il ne peut être expliqué par une simple augmentation de la surface d'échange de la plaque rugueuse avec le fluide. Nous proposons ici un modèle qui rend compte de ces observations. Dans la seconde partie, la convection thermique turbulente a été étudiée dans un canal vertical long. Dans cette configuration, des mesures de vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) ont montré que l'écoulement était décomposable en deux colonnes de fluide : le fluide chaud montant sur la partie droite du canal et le froid descendant sur la partie gauche ou réciproquement. Nous avons étudié de façon systématique l'influence de la puissance injectée sur l'écoulement aux temps longs (retournement global des colonnes de fluide) et courts (obtention des profils de vitesse et de leur fluctuation et mesure de la vitesse des panaches thermiques). Dans une troisième et dernière partie, en plus de la puissance, nous ajoutons un second degré de liberté : l'angle d'inclinaison du canal. Des mesures PIV et des mesures thermiques nous ont permis d'étudier la compétition entre la turbulence et la stratification dans ce canal incliné. Un modèle rendant compte des mesures turbulentes est également proposé.

<p>The boundary layer is the part of the atmosphere that is in direct contact with the ground via turbulent motion. At mid-latitudes the boundary layer is usually one or a few kilometers deep, while in the Arctic it is much more shallow, typically a few hundred meters or less. The reason is that here the absolute temperature increases in the lowest kilometer, making the boundary layer semi-permanently stably stratified. The exchange of heat, momentum and tracers between the atmosphere, ocean and ground under stable stratification is discussed from an observational, modeling and climate-change point of view. A compilation of six observational datasets, ordered by the Richardson number (rather than the widely used Monin-Obukhov length) reveals new information about turbulence in the very stably stratified regime. An essentially new turbulence closure model, based on the total turbulent energy concept and these observational datasets, is developed and tested against large-eddy simulations with promising results. The role of mesoscale motion in the exchange between the atmosphere and surface is investigated both for observations and in idealized model simulations. Finally, it is found that the stably stratified boundary layer is more sensitive to external surface forcing than its neutral and convective counterparts. It is speculated that this could be part of the explanation for the observed Arctic amplification of climate change.</p>

<p>Division of labor and division of knowledge are so important andcommon in society today that it is almost impossible to imagine asociety where everyone knows the same things and perform the sametasks. This would be a society where everyone grows, or gathers, andprepares their own food, makes their own tools, builds their ownhouse, and so on.</p><p>Cultural evolution is the field of research that studies the creationand diffusion of ideas and societies. It is very uncommon for thesestudies to take into account the effects of specialization. Thisthesis will show that specialization is of great importance tocultural evolution.</p><p>The thesis is divided into three parts: one introduction and two papers. The introduction covers the mathematical models used byeconomists to study the relation between the market and division oflabor. The first paper is an interdisciplinary survey of the researchon division of labor and specialization, including both theoretic andempirical studies. The second paper is a mathematical model of howspecialization of knowledge (i.e. higher education) leads to socialstratification. The model is tested against statistical data fromseveral countries and found to be a good predictor of the differencesin income between people of high and low education.</p>

The climate response of the equatorial Pacific to increased greenhouse gases is investigated using numerical experiments from five climate models participating in the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report. Changes in the heat budget of the surface layer in response to CO2 doubling (2xCO2) are analyzed in experiments with full-coupled ocean dynamics; and compared to experiments with uncoupled ocean dynamics. In full-coupled experiments, weaker ocean zonal currents driven by a slowing down of the Walker circulation reduce the ocean heat flux divergence throughout the equatorial Pacific. The resulting ocean dynamical heating enhances the surface warming due to increased clear-sky surface radiation in response to 2xCO2. The total radiative plus ocean dynamical heating are stabilized by evaporation and cloud feedbacks over the warm pool and by increased ocean vertical heat transport over the cold tongue. Increased near-surface thermal stratification enhances vertical heat transport in the cold tongue despite a reduction in vertical velocity. This ocean dynamical cooling is the dominant negative term in the heat budget changes over the eastern Pacific; and represents a strengthening of the processes leading to the annual cycle of the cold tongue, which increases by 0.4 K as a result. The stratification response is found to be a permanent feature of the equilibrium climate potentially linked to both thermodynamical and dynamical changes within the equatorial Pacific. To conclude, the relationship between the heat budget changes and the SST response is discussed along with implications for detecting these signals in the modern observational record.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2006. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 230-241).

Division of labor and division of knowledge are so important andcommon in society today that it is almost impossible to imagine asociety where everyone knows the same things and perform the sametasks. This would be a society where everyone grows, or gathers, andprepares their own food, makes their own tools, builds their ownhouse, and so on. Cultural evolution is the field of research that studies the creationand diffusion of ideas and societies. It is very uncommon for thesestudies to take into account the effects of specialization. Thisthesis will show that specialization is of great importance tocultural evolution. The thesis is divided into three parts: one introduction and two papers. The introduction covers the mathematical models used byeconomists to study the relation between the market and division oflabor. The first paper is an interdisciplinary survey of the researchon division of labor and specialization, including both theoretic andempirical studies. The second paper is a mathematical model of howspecialization of knowledge (i.e. higher education) leads to socialstratification. The model is tested against statistical data fromseveral countries and found to be a good predictor of the differencesin income between people of high and low education.

The boundary layer is the part of the atmosphere that is in direct contact with the ground via turbulent motion. At mid-latitudes the boundary layer is usually one or a few kilometers deep, while in the Arctic it is much more shallow, typically a few hundred meters or less. The reason is that here the absolute temperature increases in the lowest kilometer, making the boundary layer semi-permanently stably stratified. The exchange of heat, momentum and tracers between the atmosphere, ocean and ground under stable stratification is discussed from an observational, modeling and climate-change point of view. A compilation of six observational datasets, ordered by the Richardson number (rather than the widely used Monin-Obukhov length) reveals new information about turbulence in the very stably stratified regime. An essentially new turbulence closure model, based on the total turbulent energy concept and these observational datasets, is developed and tested against large-eddy simulations with promising results. The role of mesoscale motion in the exchange between the atmosphere and surface is investigated both for observations and in idealized model simulations. Finally, it is found that the stably stratified boundary layer is more sensitive to external surface forcing than its neutral and convective counterparts. It is speculated that this could be part of the explanation for the observed Arctic amplification of climate change.

On constate que la majorité des essais de phase III, conduits après des essais de phase II pourtant prometteurs, sont "négatifs", la nouvelle thérapeutique se révélant finalement trop toxique ou insuffisamment efficace. L'hétérogénéité de la population participant aux différentes phases de développement est une explication. Elle induirait une estimation erronée de la toxicité et, par dilution de l'effet traitement, conduirait à arrêter l'évaluation thérapeutique alors que peut être un sous-ensemble de cette population, définie à partir d'une caractéristique particulière, pourrait en bénéficier.Dans cette thèse, nous proposons dans un premier temps une réflexion sur les aspects méthodologiques des essais de phase II qui permettraient d'améliorer l'identification précoce des thérapeutiques toxiques et des populations les plus sensibles et donc de ne planifier des essais de phase III que sur des populations encore mieux ciblées. Dans un second temps, nous présentons une nouvelle méthodologie d'essai de phase II que nous avons développée pour prendre en compte l'hétérogénéité de la population et son intérêt en pratique clinique courante. Avec cette méthode, qui est une extension du plan de Fleming à deux étapes, le développement des médicaments est moins fréquemment arrêté pour la population entière et moins de patients non sensibles à la nouvelle thérapeutique sont exposés à des molécules potentiellement toxiques, durant l'étape 2 de l'essai de phase II ou plus tard lors de l'essai de phase III.

En milieu stratifié-tournant, les ondes supportées par un tourbillon colonnaire vertical peuvent être instables en raison d'un rayonnement d'ondes, un phénomène connu sous le nom d'instabilité radiative. Dans la première partie de cette thèse, on étudie numériquement et analytiquement l'effet d'une rotation planétaire sur cette instabilité. En présence de rotation cyclonique, le rayonnement d'ondes diminue et le taux de croissance maximum de l'instabilité radiative décroît exponentiellement quand la rotation augmente. Il devient negligeable quand le nombre Rossby est inférieur à l'unité. En présence de rotation anticyclonique avec un nombre de Rossby supérieur à -1, l'instabilité centrifuge est stable mais on montre que l'instabilité radiative se produit également si le nombre d'onde azimutal est plus grand que 2 et le profil de vorticité est suffisamment raide. Le taux de croissance dans ce régime fortement anticyclonique est comparable à celui dans le régime cyclonique. La principale conclusion est donc qu'un tourbillon colonnaire en milieu stratifié-tournant peut être instable pour n'importe quel nombre de Rossby. Le mécanisme et les propriétés de l'instabilité radiative sont expliqués par une analyse WKBJ pour grands nombres d'ondes. Dans la deuxième partie de cette thèse, la stabilité de l'écoulement de Taylor-Couette stratifié est analysée quand la vitesse angulaire augmente radialement, une régime encore jamais exploré. On montre que cet écoulement est instable vis à vis d'une instabilité stratorotationelle. Cette instabilité est similaire à l'instabilité radiative d'un tourbillon en régime fortement anticyclonique. Ces résultats révèlent que l'écoulement de Taylor-Couette stratifié est toujours instable sauf dans la limite d'une rotation solide.